| 리튬이온전지용 전해질막 연구성과 | ||
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 리튬이온전지는 출력밀도가 높고 자가방전율이 낮은데다가 기억효과가 없고 방전전압이 안정된 장점을 지니고 있어 동력전지의 주요 선택재료가 되고 있다. 격막과 전해액은 리튬이온전지의 2개 핵심부품으로 현재 상업에서 PP/PE격막과 유기 전해액을 많이 사용한다. 하지만 전지의 대출력 특성과 안전성 수요로 현재 격막과 전해액의 상용화가 힘들다. 대출력 방전과정에서 국부 온도가 100℃수준으로 높아지면 음극고체 전해질 계면 보호막 분해 및 열량 방출을 유발하기에 전지 온도상승으로 유기 전해액 등 물질의 분해와 격막의 용해를 초래하며 양·음극이 직접 반응할 경우 심지어 폭발할 위험성이 있다. 액체 전해질 기반의 전기화학부품은 전해질이 쉽게 누출되고, 비에너지가 낮으며, 전극재료가 쉽게 부식되고, 설계·조립이 힘든 등 단점이 존재한다. 젤 고분자화합물 기반의 리튬이온전해질막 전기화학부품을 개발하면 유동성 전해질용액을 사용하지 않아도 되기에 액체 전해질 체계의 단점을 극복할 수 있어 리튬전지의 비에너지와 안전성능을 높이는 것이 추세가 되었다. 중국과학원 닝보(寧波)재료기술공정연구소 고분자복합재료 사업부의 기능성막 연구팀의 쉐리신(薛立新)연구원과 타오캉(陶慷)부연구원은 대량의 실험연구를 통해 이온액체형 젤 고분자화합물 전해질의 제조에서 획기적 성과를 올렸다. 과제팀이 만든 이온액체형 젤 고분자화합물 전해질은 충방전 순환성능이 안정적이면서(그림1) 상온에서 충반전 시험과정에서 용량이 쇠감되는 현상을 거의 관찰하지 못하였고 고온순환성능이 현재 상용화된 격막이나 상용화된 전해액체계에 비해 보다 월등한 것으로 나타났다. 80℃에서 충방전 순환되며 시판되는 전지제품은 다섯 번째 순환과정부터 충방전 용량이 쇠감되는 현상이 나타나며 11번째에는 방전용량이 80mAh/g로 쇠감되었다. 젤 고분자화합물 전해질은 이 온도에서 순환이 안정적이며 줄곧 140mAh/g이상을 유지하기에 리튬이온전지의 안전성능을 효과적으로 높였다. 이러한 신형의 젤 전해질체계는 우수한 열·화학적 안정성, 폭넓은 전기화학 창구, 높은 도전율, 낮은 증기압의 플라스틱가공체계를 갖추었기에 성능이 양호하다. |
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