본 기술은 리튬 금속 또는 리튬 합금 음극을 쓰는 이차전지의 전해액에 카본다이설파이드(CS2)와 황화인(phosphorus sulfide)을 함께 첨가하는 기술입니다. 두 첨가제가 리튬 금속 표면에 유무기 복합 보호막을 형성해 수지상 성장을 억제하고 수명 특성을 개선합니다.
리튬 금속을 음극으로 사용하면 전해액과의 반응으로 두꺼운 저항층이 생기는 문제가 있었습니다. 또한 덴드라이트에 의한 단락과 불활성 리튬(dead lithium) 축적으로 전지 효율이 떨어지고 사이클 수명이 짧아지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 액체 카본다이설파이드에 고체 황화인을 녹인 용액을 카보네이트계 전해액에 혼합하도록 구성됩니다. CS2는 리튬 금속의 보호막 형성과 안정화를 돕고, 카보네이트 용매에 잘 녹지 않는 황화인을 녹여 전달함으로써 리튬 금속 표면에 효과적인 유무기 복합막이 만들어집니다. 리튬금속 이차전지와 리튬 합금 음극 셀의 전해액 첨가제 패키지 등에 적용될 수 있어, 기존 카보네이트 전해액 라인을 그대로 활용하면서 첨가제 조합만으로 음극 계면을 개선할 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 차세대 리튬이온전지 GET-Future 연구실 지원을 통해 개발되었습니다.
WO2020-235907A1
