| 초록 |
전기자동차, load leveling, 컴퓨터, 휴대폰, 캠코더를 포함한 다양한 휴대품과 같은 새로운 응용분야의 빠른 개발로 인해 높은 에너지 밀도를 가진 2차전지가 필요하다. 전지는 미래 전자 정보산업을 이끌어갈 부품 중의 하나로서, 특히 전자 정보기기가 portable화 되는 추세를 보임에 따라 고성능의 소형 2차전지 개발이 절실히 요구되고 있다. 리튬금속전지(Li metal battery)는 음극으로 리튬금속과 양극으로 금속산화물을 사용하는 것으로 리튬금속은 에너지 밀도가 높고 낮은 자기 방전율의 장점이 있는 반면 Li ion battery와 비교시 짧은 충방전수명, 내부단락 가능성과 낮은 열안정성으로 인한 안전성결여 및 고율 충방전특성 불량 등의 단점을 가지고 있다. 이는 리튬금속과 전해액의 반응에 의해 표면보호막의 형성, 침상리튬 생성, 음극 표면적의 증가로 인한 리튬석출의 불균일성에 기인된다. 특히 리튬금속은 매우 활성이어서 리튬금속박을 제조할 시 분위기 중의 성분인 H2O, O2, CO2, N2와 반응하여 LiOH, Li2O, Li2CO3, Li3N등의 표면피막이 형성된다. 따라서 리튬금속박에 전해액을 침적시키는 경우엔 기존피막의 상태나 전해액의 구성성분에 의존하여 피막이 성장하거나 피막조성이 변화되고 이러한 피막은 리튬석출 형태에 영향을 미친다. 리튬의 석출/용해 ( deposition /dissolution )을 행하는 경우 기존 피막의 파괴없이도 전해액 중의 용매, 용질, 불순물 등과 반응을 일으켜 새로운 표면상태가 형성된다. 이때의 Li의 석출형태는 전해액의 종류, 충방전 전류값에 따라 변화되어 침상, 입자상, 구상 등의 형태가 나타난다. 특히 침상의 리튬은 계속방전시 기판으로 떨어져 나가 전기적 접촉이 이뤄지지 않게 되어 전기화학적으로 불활성하게 되어 dead Li 이된다. 본 연구는 전해액에 benzene, touluene, TMED, DMF의 첨가제를 넣어 활성인 리튬금속의 반응성을 억제하여 침상이나 dead Li의 발생이 없는 균일하고 평활한 리튬 석출형태를 얻고자 첨가제 효과를 실험하였다. |
