리튬 이온 전지의 전해질 내 염의 종류 및 비교

- 전해질은 리튬이온전지의 중요한 구성요소이며, 액체전해질의 핵심 구성요소인 리튬염은 전해질의 성능을 결정하는 중요한 요소이며, 리튬이온전지의 성능향상 문제를 해결하는 돌파구 중 하나이다. 본 내용에서는 가장 기본적인 염인 LiPF6를 바탕으로 다양한 신규 리튬염과 비교하고자 한다.


-리튬염은 전해질에서 리튬 이온의 공급원이다. LiPF6(리튬 헥사플루오로포스페이트)는 현재 가장 일반적인 리튬염이다. 신규 리튬염 LiBF4(리튬 테트라플루오로보레이트), LiBOB(리튬 다이옥살레이트 보레이트), LiDFOB(리튬 옥살레이트 디보레이트), LiFSI(리튬 비스플루오로설폰이미드), LiTFSI(리튬 비스플루오로메틸설폰이미드), LiPF2O2(리튬 디플루오로포스페이트) 및 LiDTI(리튬 4플루오로설폰이미드) 등이 있다.





리튬 염

장점

단점

LiPF6

(1) 비수용매에 적합한 용해도 및 높은 이온전도도



(2) Al 호일 집전체 표면에 안정적인 부동태 피막 형성;



(3) 상기 흑연 전극 표면에는 상기 카보네이트 용매와 시너지 효과를 발휘하여 안정한 SEI 피막이 형성



열적 안정성이 떨어지고 분해 반응이 일어나기 쉬움.

LiBF4

LiBF4는 작동 온도 범위가 넓고 고온 안정성이 좋으며 저온 성능이 우수함. 전극 상에서 전해액의 피막 형성 능력을 향상시키고, Al 호일의 부식을 억제할 수 있음.

이온 전도도가 낮아 한계가 크다. 종종 높은 전도성을 갖는 리튬염과 관련이 있음.

LiBOB

LiBOB는 전도성이 높고, 전기화학적 창이 넓으며, 열 안정성이 좋고, 사이클 안정성이 우수하며, 양극 Al 포일 집전체에 대한 부동태 보호 기능이 보유.

낮은 용해도, 낮은 유전율의 용매에 거의 용해되지 않음.

LiDFOB

LiDFOB는 피막형성이 양호하고 저온성능이 양호하며 전지양극과의 상용성이 양호하며 Al박 표면에 부동태 피막을 형성할 수 있으며 전해액의 산화를 억제할 수 있음

높은 가격

LiFSI

LiFSI는 전도성이 높고, 물 민감도가 낮으며, 열적 안정성이 좋음.

Al 호일의 부식 전위는 4.2V임

LiTFSI

LiTFSI는 용해도와 전도성이 높고, 열분해 온도가 360°C를 초과하며, 가수분해가 어려움

전압이 3.7V보다 높으면 Al 집전체를 심각하게 부식시킬 수 있음.

표 1. 다양한 리튬염의 장점과 단점 비교





[출처]

-yacooscience, Comparison Of Lithium Salts Used In Lithium Ion Battery Electrolyte





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