본 기술은 리튬-황 전지의 전해질에 아이소시아네이트(-N=C=O) 작용기를 가진 첨가제를 넣어, 양극에서 녹아 나오는 리튬 폴리설파이드와 선택적으로 반응시킴으로써 전극과 분리막 계면에 이온 전도성 고분자층을 만드는 기술입니다.
리튬-황 전지는 방전 과정에서 양극에 생긴 리튬 폴리설파이드가 전해액으로 녹아 나와 음극까지 확산되는 문제가 있었습니다. 그 결과 가용 용량이 줄고 음극이 부식되는 부반응이 일어나 사이클 수명과 전기화학적 성능이 저하되었습니다.
본 기술은 헥사메틸렌 디아이소시아네이트(HDI) 등 아이소시아네이트계 첨가제를 전해질 100중량부 대비 1~5중량부 첨가하도록 구성됩니다. 첨가제가 리튬 폴리설파이드와 화학적으로 반응해 양극과 분리막 표면에 고분자막을 형성하고, 이 막이 폴리설파이드의 추가 용출을 물리적·화학적으로 차단합니다. 기존 에테르계 전해액을 쓰는 리튬-황 셀 생산라인에 적용될 수 있어 전극이나 분리막을 바꾸지 않고 첨가제 투입만으로 셔틀 억제 효과를 얻을 수 있다는 점이 강점입니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 3차원 이온 채널을 갖는 고 이온전도성 고체 전해질과 고용량 전극의 최적 설계 지원을 통해 개발되었습니다.
US2024-0291035A1, WO2022-265276A1
