4 V급 수계 리튬 전지 구현을 위한 하이브리드 겔 고분자 전해질의 개발

Abstract

수계 리튬 전지는 화재 위험성이 낮으며 친환경적이라는 장점을 가져 차세대 에너지저장장치(ESS)로 발 전될 가능성을 가진다. 그러나 물의 좁은 전기화학적 전위 창으로 인해 고에너지 밀도를 가지기는 어려운 단 점이 있다. 이를 개선하기 위해 수계 전해액에 고농도의 전해질 염을 포함시키거나 수계 혹은 유기계 겔 고분 자 전해질을 도입하는 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 LiMn2O4(LMO) 양극에 수계 겔 고분자 전해질 을 도입한 반면 음극인 리튬금속에는 비수계 겔 고분자 보호층을 사용하여 음극으로의 물의 접근을 최소화하 고자 하였다. 그 결과 Li|LMO 코인셀은 4V의 전압에 약 120 mAh g-1의 용량을 가지며, 160번의 사이클 시 약 70%의 용량 유지율을 가질 수 있음을 증명하였다. 10 사이클 이후 광전자분석을 통해 음극에 계면 보호층이 형성됨을 확인하여 물이 음극으로 침투됨을 억제할 수 있을 것으로 예상할 수 있었다.