초록
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1. 분석자서문
무기 고체전해질 베이스의 전고체전지는 높은 안전성, 우수한 성형 특성 및 수명의 장점으로 이차전지의 궁극의 목표로 인식되고 있다.1 박막 전고체전지와 비교해서 벌크 타입의 전고체전지는 입자 간 접촉 면적이 제한되어 충분한 성능을 발현시키는 데 어려움이 있었다. 최근 유기 액체전해질의 성능을 뛰어넘는 10-2 S/cm 수준의 고체전해질(Li10GeP2S12, Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3)이 개발되고, 10-3 S/cm 수준의 Na 고체전해질(Na3PSe4)이 개발되면서 전고체전지
1. 분석자서문
무기 고체전해질 베이스의 전고체전지는 높은 안전성, 우수한 성형 특성 및 수명의 장점으로 이차전지의 궁극의 목표로 인식되고 있다.1 박막 전고체전지와 비교해서 벌크 타입의 전고체전지는 입자 간 접촉 면적이 제한되어 충분한 성능을 발현시키는 데 어려움이 있었다. 최근 유기 액체전해질의 성능을 뛰어넘는 10-2 S/cm 수준의 고체전해질(Li10GeP2S12, Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3)이 개발되고, 10-3 S/cm 수준의 Na 고체전해질(Na3PSe4)이 개발되면서 전고체전지에 대한 기대가 한층 높아졌다. 황화물 고체전해질은 “상온 소결”을 통해 입자 간 우수한 계면을 형성시키는 특징이 있다. 또한 이것은 활물질의 황화물 고체전해질 코팅을 통한 복합전극 내 고체전해질 비율 최소화 등 다양한 요소 기술 개발로 가장 현실적인 차세대 이차전지로 인식되고 있다. 본 논문에서는 최근 개발된 Li+/Na+ 고이온전도 고체전해질의 개발 현황 및 합성법을 소개하고, 활물질/고체전해질의 계면 형성 방법 및 계면 분석 결과를 설명하고자 한다. 본 분석에서는 전고체전지에서의 주요 연구 성과의 의의 및 그 한계를 간단히 정리하여 독자의 이해를 돕고자 한다.
2.목차
1. 개요
2. 본문
2.1. 황화물계 고체전해질의 개발
2.2. 이온전도도
2.3. 화학 안정성
2.4. 기계적 성질
2.5. 고체전해질 고상 합성
2.6. 고체전해질 액상 합성
2.7. 전고체전지에서의 고체-고체 계면 형성
2.8. LiCoO2와 흑연 입자의 황화물 고체전해질 코팅
2.9. 황 기반의 나노복합 양극 전극
2.10. 전이금속 황화물 양극
2.11. 리튬 음극용 개면개질
3.결론
4.분석자 결론
최근 리튬이온전지가 한계에 봉착하면서 차세대 전지에 대한 기대가 높아지고 있다. 많은 차세대 전지 중에서 전고체전지는 가장 현실적인 대안으로 고려되고 있으며, 최근 일본 토요타자동차의 전고체전지 2022년 양산 계획이 발표되고, 보다 많은 업체 및 연구기관에서 전고체전지에 대한 관심을 보이고 있다.
일본 오사카 부립대학의 타츠미사고 교수 연구그룹은 일본 도쿄 공업대학의 칸노 교수 연구그룹과 함께 일본의 황화물계 전고체전지를 이끌어온 대표 연구그룹이라 할 수 있다. 본 리뷰 논문은 그간 타츠미사고 교수 그룹에서 쌓아온 연구 결과를 총 정리한 것으로, 전고체전지의 개발에 있어 중요한 내용들이 잘 정리되어 있다.
황화물 전고체전지의 개발에 있어 가장 중요한 요소는 고체전해질이다. 하지만 출력에 기여하는 이온전도도뿐만 아니라 생산 비용에 기여하는 수분 안정성까지 아직 해결해야 할 요소가 많이 산재해 있다. 이온전도도의 개발에 비해 수분 안정성의 연구는 미진한 편이다. 타츠미사고 교수 연구그룹에서는 생산성 향상을 위한 기초연구에 큰 기여를 하고 있으며, 본 리뷰 논문에서 눈여겨볼 부분이기도 하다.
본 논문은 고체전해질의 액상 합성 및 활물질의 코팅까지, 활물질의 이용률 및 에너지밀도를 향상시킬 수 있는 유용한 방법이 상세하게 설명되어 있어 전고체전지 연구에 중요한 지침서가 되리라 생각한다.
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※ 이 자료의 분석은 현대자동차 연구개발본부의 권오민님께서 수고해주셨습니다.
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