본 기술은 리튬-공기전지 내부에서 LiTFSI 전해질 염의 전기화학적 환원 반응을 유도하여, 카본 페이퍼 공기극 표면에 플루오르(F)를 in-situ로 직접 도핑하고 카르복실기를 함께 형성하는 기술입니다.
기존 리튬-공기전지는 방전 생성물인 Li2O2가 공기극 기공을 막아 방전 용량이 줄어들고, 충전 시 과전압이 높아 충방전 효율이 낮았습니다. 아울러 외부 산소 공급과 전자·이온 이동이 제약되어 고출력·고용량을 구현하기 어렵다는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 셀을 조립한 뒤 불활성 대기에서 0.05mA의 전류를 8~10시간 인가하여 LiTFSI를 환원시키고, 이를 통해 카본 페이퍼 표면에 플루오르와 카르복실기를 도입하도록 구성됩니다. 산소 친화도가 높아져 O2 확산 경로가 확보되고 Li2O2가 생성될 활성 사이트가 늘어납니다. 드론·장거리 모빌리티용 초고에너지밀도 전원과 차세대 금속-공기전지 공기극 개발에 적용될 수 있어, 별도 도핑 설비 없이 셀 조립 후 전류 인가만으로 공기극 기능화를 마칠 수 있습니다.
본 발명은 교육부의 고출력 리튬-공기 전지 양극 소재 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
WO2020-116913A2
