충 방전 횟수 및 고속 충전 횟수가 많아도 대용량을 유지하는 새로운 전기차 배터리 첨가제 개발 : 동아 사이언스

UNIST 연구팀

UNIST 제공

울산 과학 기술원 (UNIST) 연구원들은 수백 번의 충 방전 후에도 용량을 유지할 수있는 대용량 리튬 이온 배터리 용 첨가제 개발에 성공하여 수명을 연장했습니다. 그림은 첨가제에 따른 배터리 충전 및 방전시 용량 변화를 비교 한 그래프입니다. 연구원들이 새로 개발 한 첨가제 (녹색, 주황색)를 포함하면 몇 번의 충 방전 후에도 용량이 거의 유지됩니다. UNIST 제공

리튬 이온 배터리는 소량의 첨가제를 첨가하여 400 회 충 방전 후에도 초기 용량의 81.5 %를 유지할 수있는 신기술이 국내에서 개발되었습니다. 배터리 충 방전 횟수가 늘어남에 따라 첨가제 교체만으로 초기 용량에서 급격히 떨어지는 현상을 대폭 줄일 수있어 대용량 전기에서 배터리 수명 문제를 해결하는 새로운 방법으로 기대감을 높였다. 차량.

울산 과학 기술원 (UNIST)은 최남순 교수, 곽상규 교수, 화학과 홍성유 교수 등 공동 연구팀이 리튬의 수명 연장에 성공했다고 14 일 밝혔다. 에너지 및 화학 공학과에서 사용되는 첨가제를 대체하여 이온 배터리.

최근 전기 자동차 용 리튬 이온 전지의 배터리 용량을 늘리기 위해 음극 재는 흑연보다 10 배 더 많은 용량을 만드는 실리콘이며, 음극 재는 80 %를 함유 한 고 니켈 재료를 대체하기 위해 활발히 연구되고있다. 니켈.

그러나 실리콘 양극은 충전시 부피가 3 배 이상 증가하고 방전시 다시 감소하는 특성이있다. 충 방전을 수 백번 반복하면 구조적 응력이 축적되어 균열이 발생합니다. 이것은 수명을 단축시키는 결정적인 요소가됩니다. 다량의 니켈을 함유 한 고 니켈 양극은 전해질에 미량 함유 된 불산 (HF)과 반응하여 니켈이 용출 될 수 있기 때문에 화학적으로 불안정합니다.

연구진은 이러한 고용량 리튬 이온 전지의 양극과 음극을 안정적으로 보호하고 불산을 제거하기 위해 리튬 이온이 통과하는 통로 인 전해액에 사용할 새로운 첨가제를 개발했다.

전해액 첨가제로 사용되는 기존의 비닐 렌 카보네이트 (VC) 구조를 바탕으로 음극의 보호막을 안정화시킬 수있는 첨가제 인 DMVC-OCF₃와 불산을 제거 할 수있는 DMVC-OTMS를 합성했다.

연구원들은이 두 가지 첨가제를 전해질에 넣어 고용량 리튬 이온 배터리를 만든 다음 400 번의 충전 및 방전 실험을 수행했습니다. 배터리 용량을 확인한 결과 초기 용량의 81.5 %가 유지되는 것을 확인했습니다. 이는 기존 전해질 첨가제 인 VC를 사용할 때보 다 용량이 30 % 증가한 것이며, 플루오로 에틸렌 카보네이트 (FEC)를 사용할 때보 다 10 % 증가한 것입니다.

또한 연구팀이 개발 한 첨가제가 포함 된 리튬 이온 배터리를 20 분 만에 급속 충전 한 후 방전 과정을 100 회 반복해도 배터리 용량은 1.9 % 만 감소했다.

최 교수는 “기존 첨가제 인 VC의 단점을 보완 할 수있는 새로운 첨가제를 개발하기 위해 먼저 합성법을 고안했다”며 “대용량 용 전해질 첨가제 개발을위한 새로운 방향을 제시했다”고 말했다. 리튬 이온 배터리. ”

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’제 5 호에 게재됐다.

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