수계 리튬이온전지 내 리튬메탈 음극 계면 부반응 제어
Regulating Interfacial Side Reaction of Li Metal Anode in Aqueous Li ion Batteries
초록/요약
리튬이온 전지 화재 , 폭발 등의 안전성 문제를 해결하기 위해 수계전지가 안전하고 경제적인 대안으로 연구되고 있다 . 그 중 기존 수계리튬이온전지의 사이클 특성과 에너지밀도를 개선하기 위해 최근 연구에서 수계 전해질의 전기화학창 확장 및 이를 통한 셀 안정성 향상을 도모하고 있는 한편 , 여전히 리튬메탈과 같은 저전위 음극 계면에서의 화학적 전기화학적 심각한 부반응 문제로 인해 리튬메탈 음극 사용은 어려운 과제로 꼽힌다 . 이에 본 연구는 저전위 음극 리튬메탈을 수계 리튬이온전지에 적용할 수 있는 새로운 표면처리 방안을 제시하고 , 사용된 유·무기 복합 코팅막에 대한 분석을 진행하였다 . 코팅막 내 유기 단량체 열중합을 통해 음극 표면 물 분자의 침투를 차단할 수 있었으며 , 고분자 매트릭스 내 존재하는 불소기의 분해로 안정적인 SEI 층을 형성하는데 성공했다 . 이를 통해 수계 리튬이온전지에서 구동 전위 0.5 V vs Li/Li 이하 음극 사용에 따른 HER 반응 을 효과적으로 억제하고 , 물과 리튬메탈 간의 화학적 부반응도 동시에 제어할 수 있었다 . 또한 , 제안된 보호막을 적용한 리튬메탈 대칭셀은 500 시간 이상 구동 가능한 내구성을 보였다 . 이러한 결과는 고출력 (high power) 수계 전지의 가능성을 제시하며 , 수계 리튬이온전지안전성과 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 전지 기술에 대한 중요한 발견이다
more초록/요약
Aqueous batteries are being studied as an alternative to lithium ion batteries, which can be a safe and economical breakthrough for solving problems such as fire and explosion of lithium ion batteries. In order to i mprove the cycle life and energy density of the previous aqueous lithium ion battery, recent research has expanded the electrochemical window of the aqueous electrolyte to improves stability of cycling properties . Accordingly, this study presented a new su rface treatment that can apply low-potential anode lithium metal to aqueous lithium ion batteriespotential anode lithium metal to aqueous lithium ion batteries. The study mainly . The study mainly proposes the analysis onproposes the analysis on the organic and inorganic composite coating film usedthe organic and inorganic composite coating film used for for the treatmentthe treatment. . TThermal polymerizationhermal polymerization of of organic complexorganic complex in the coating film, the in the coating film, the penetration of water molecules on the anode surface could be blocked, and a stable penetration of water molecules on the anode surface could be blocked, and a stable SEI layer could be formed by decomposition of fluorine SEI layer could be formed by decomposition of fluorine compound compound in the polymer in the polymer matrix. This effectively suppresses the HER reaction caused by matrix. This effectively suppresses the HER reaction caused by Li metLi metalal anode in an anode in an aqueous lithiumaqueous lithium--ion battery and simultaneously controls the chemical side reaction ion battery and simultaneously controls the chemical side reaction between water and lithium metal. In addition, the lithium metal symmetrical cell with between water and lithium metal. In addition, the lithium metal symmetrical cell with the proposed protective film showed the proposed protective film showed outstanding outstanding durability that can be odurability that can be operated for perated for more than 500 hours. These results suggest the possibility of a high power aqueous more than 500 hours. These results suggest the possibility of a high power aqueous batterybattery,, and are an important discovery of a new battery technology capable of and are an important discovery of a new battery technology capable of improving the safety and performance of the aqueous lithium ion battery.improving the safety and performance of the aqueous lithium ion battery.
more목차
1. 서론 1
1.1. 연구배경 및 개요 1
1.2. 수계 리튬이온전지 연구동향 4
2. 실험 방법 9
2.1. 특성평가 방법 9
2.2. 양극활물질 LiMn2O4 합성 및 극판 제조 9
2.3. 수계 전해질 제조 10
2.4. OIC 보호막 제조 11
2.5. 전기화학 셀 준비 및 분석 11
3. 실험 결과 및 고찰 12
3.1. OIC 보호막 특성 분석 12
3.2. 수계 리튬메탈전지 전기화학 평가 17
3.3. 수계 리튬메탈전지 사후분석 25
4. 결론 28
5. 참고문헌 31
