본 기술은 리튬 금속 음극을 쓰는 이차전지에서 질산마그네슘(Mg(NO3)2)을 카보네이트계 전해액 첨가제로 사용해, 음극 표면에 Li-Mg 합금과 LiF, LiNxOy로 구성된 고강도 보호막(SEI)을 만들고 리튬 이온의 용매화 구조를 제어함으로써 덴드라이트 성장을 억제하는 기술입니다.
리튬 금속 음극은 리튬이 불균일하게 증착되면서 덴드라이트가 자라고, 전해질과의 부반응으로 표면이 열화되어 에너지 효율이 떨어지는 문제가 있었습니다. 특히 고전압 구동 시에는 기존 에테르계 전해액이 불안정해 적용에 한계가 존재했습니다.
본 기술은 질산마그네슘을 EMC와 FEC 같은 사슬형 및 환상 카보네이트 혼합 용매에 녹여 전해액으로 사용함으로써 리튬 이온의 용매화 구조를 바꾸고, 충방전 중 Mg 이온과 질산 이온이 리튬과 반응해 구형 리튬 증착과 함께 Li3Mg7 합금, LiF, LiNxOy로 이루어진 무기계 보호막을 음극 표면에 형성하도록 구성됩니다. 4V급 고전압 양극과 짝을 이루는 리튬 금속 전지, 고에너지 파우치셀, 차세대 전기차용 셀의 전해액 설계에 적용될 수 있어 기존 카보네이트 전해액 공정을 그대로 활용하면서 리튬 금속 음극의 충방전 효율을 높일 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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