리튬 이차전지 에너지 밀도를 높이는 동시에 고전압 구동시 안정성이 우수한 용매가 개발됐다.

19일 한국과학기술원(KAIST)에 따르면 최남순 생명화학공학과 연구팀이 홍성유 울산과학기술원(UNIST) 화학과·이규태 서울대 화학생물공학부·곽상규 고려대 화공생명공학과·이태경 경상국립대 나노·신소재공학부 교수팀 등과 공동으로 4.4V의 높은 충전 전압에서 리튬 금속전지의 효율과 에너지를 유지하는 최고 수준의 전해액 조성기술을 개발했다.

연구팀은 높은 충전 전압에서 안정적으로 사용가능한 새로운 용매를 합성해 이를 첨가제 기술과 접목한 결과 향상된 가역 효율(상온 200회 99.9%)을 달성했다.

이 기술은 리튬대비 4.4V 높은 충전 전압조건에서 다른 전해액보다 약 5% 정도 높은 75.0%의 높은 방전용량 유지율을 기록했다.

연구팀이 이번에 합성·보고한 환형 설폰아마이드 계열 용매인 TFSPP는 기존 용매보다 우수한 고전압 안정성을 보유해 전지내부 가스발생을 억제하는 것으로 전해졌다.

특히 2가지 이온성 첨가제를 도입해 리튬금속 음극에 형성된 보호층이 부피변화를 지탱하도록 설계했다. 또 전자방출 경향성이 높은 첨가제를 적용해 양극 표면에 보호층을 형성한 결과 양극의 구조 안정성을 높였다.

최 교수는 "새 구조로 디자인된 TFSPP 용매는 기존 용매보다 열적·고전압 안정성이 우수하다"며 "전지 구동중에 전해액 분해를 최소화해 전지내압 상승요인인 가스발생을 억제했다"고 설명했다.