본 기술은 금속 화합물과 폴리머를 함께 녹인 코팅 용액을 리튬 금속 표면에 도포하여, 리튬과의 반응으로 생성된 리튬 합금 및 무기물의 제2층과 그 위의 폴리머 제3층으로 이루어진 이중 보호막을 형성하는 기술입니다.
리튬 금속 음극은 충방전 중 덴드라이트가 자라 전지 단락과 화재로 이어질 위험이 있었습니다. 아울러 전해액과의 부반응으로 전해액이 고갈되고 리튬이 소모되면서 수명이 짧아지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 다이메틸 설폭사이드(DMSO)를 제1용매로, 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)나 술포란 등을 제2용매로 사용해 금속 화합물과 폴리머를 용해한 뒤 리튬 표면에 코팅하도록 구성됩니다. 코팅 과정에서 금속 화합물이 리튬과 반응해 Li-M 합금과 리튬 할로겐화물 층을 만들고, 상부의 폴리머 층이 전해질 침투를 물리적으로 막아 계면을 안정시킵니다. 리튬금속 이차전지, 차세대 고에너지 전기차 셀, 리튬 음극을 쓰는 전고체 전지 등에 적용될 수 있어 별도 진공 증착 없이 용액 공정만으로 음극 보호층을 양산하는 길을 열어 줍니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 자연적 유/무기 복합 막 생성반응 설계에 기반한 고 에너지 밀도 리튬 메탈 전지 핵심 기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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