본 기술은 리튬-황 전지 전해액에 불소와 염소로 치환된 1,3-디옥솔란계 첨가제를 넣어, 충전 중 리튬 금속 음극 표면에 LiF와 LiCl이 함께 들어 있는 복합 SEI 층을 형성함으로써 리튬 덴드라이트 성장을 억제하는 기술입니다.
리튬-황 전지의 리튬 금속 음극은 충방전이 반복될수록 표면에 덴드라이트가 자라 단락과 발화 위험이 있었습니다. 또한 전해액 소모가 빨라져 수명 특성이 낮은 한계가 존재했습니다.
본 기술은 4,4,5,5-테트라클로로-2,2-디플루오로-1,3-디옥솔란을 전해액에 0.5~10 wt% 첨가하여, 음극 계면에 이온 확산이 빠른 LiCl과 기계적 강도가 높은 LiF가 섞인 SEI 층을 만들도록 구성됩니다. 함께 생성되는 poly(dioxolane) 고분자 성분은 음극의 부피 변화를 흡수하는 유연성을 부여합니다. 리튬-황 전지는 물론 에테르계 전해액을 쓰는 리튬금속 전지 전반에 적용될 수 있어 소량의 단일 첨가제로 강도와 이온 전달성을 겸비한 보호 피막을 전지 내부에서 자가 형성시킬 수 있습니다.
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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