전기차 배터리 이온 액체, 이온 액체 계 리튬 이온 전지용 전해액

전기차 배터리 이온 액체, 이온 액체 계 리튬 이온 전지용 전해액

 

<4-3-1. 이온 액체의 특징>

• 넓은 온도 범위에서 액체이기 때문에, 고온 및 저온 영역에서의 사용이 가능합니다
• 전기가 흐르는 전도성 액체이므로 전기 화학 장치 및 정전기 방지 용도로의 사용이 가능합니다
• 열적, 화학적, 전기 화학적으로 안정하기 때문에 가혹한 조건에서의 용도 전개가 기대됩니다
• 증기압이 낮고 증발하기 어렵기 때문에 진공 하에서 사용도 가능합니다
• 난연성 재료이므로 매우 안전성이 높습니다
• 셀룰로오스 등의 난용성 물질도 용해하기 때문에 다양한 용도를 기대할 수 있습니다

<4-3-2. 화학 성분>

이온성 액체는 이미 다 졸륨 이온, 피리 디늄 이온 등의 유기 양이온과 브로마이드, 불소, 염화물 등의 음이온으로 이루어진 소금으로 비교적 저온에서 액체 상태입니다. 여러 가지의 이온 성 액체 중 자주 사용되는 양이온은 1- 에틸 -3- 메틸이 미다 졸리움 (EMI) 및 1- 부틸 -3- 메틸이 미다 졸리움 (BMI) 등입니다.

한편, 음이온은 헥사 플루오로 포스페이트 (PF6-), 테트라 플루오로 보레이트 (BF4-), 트리 수제 트리 플루오로 메탄 술폰산 (CF3SO3-), 비스 트리 플루오 메트로 술폰산 미드 (CF3SO2) 2N- 등을들 수 있습니다.

<4-3-3. 전해액>

전해질에 요구되는 물성은 높은 전기 전도도, 높은 분해 전압, 큰 전기 이중층 용량, 넓은 사용 온도 범위, 안전성 등이지만, 이온 액체는 이 요구에 대응할 수 있는 가능성을 가지고 있으며, 전기 두 중층 커패시터 (EDLC) 리튬 이온 전지 (LIB), 염료 감응 형 태양 전지 (DSSC), 연료 전지 등의 각종 전기 화학 장치에의 응용이 기대되고 있습니다.

예를 들어, 비 휘발성, 난연성을 살린 안전성 향상과 높은 전도성 높은 잠재력 창문을 살린 전지 성능 개선 등 현재의 전해액이 가진 다양한 문제를 해결할 수있는 가능성을 지니고 있습니다. 특히 당사는 알루미늄 공기 전지 및 알루미늄 이온 전지를 개발하고 리튬 이온 전지 및 그 이차 전지용 이온 액체도 합성하고 있습니다.

예)

Ethyl methyl imidazolium bis trifluoromethylsulfonyl imide

Ethyl-3-methylimidazolium perfluorobutanesulfonate

N-methyl-N-propylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide

Butyl 3-methyl imidazolium chloride

4-4. 가넷 형 큐빅 Li7La3Zr2O12 (LLZO)와 이온 액체 계 전해액을 조합 한 준 전고 체형 리튬 이온 배터리

리튬 이온 배터리는 가연성이 있기 때문에 그 안전성도 중요한 과제가 되고 있으며, 불연성 전해질 전 고체화 등의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있습니다.

이러한 관점에서, 상술 한 당사에서 만들고 있는 산화물 가넷 형 리튬 이온 전지용 Li7La3Zr2O12 (LLZO) 형 산화물 고체 전해질과 불연성 전해질인 이온 액체계 전해액의 조합을 전해질로 사용하여 양극 재료에 스피넬 고전압 형인 LiNi0.5Mn1.5O4 양극 재료 및 음극 재료에 Li5Ti4O12를 이용하여 준 전고 체형 리튬 이온 배터리를 만들었습니다.

당사는 모든 이들의 전극, 전해질 재료를 자사 내에서 합성하고 있습니다. 현재의 배터리 용량은 정극 재료에 대해 약 35mAh / g으로 낮지 만 (수십 차례의 안정된 사이클 특성 확인), 불연성이며, 고온에서도 사용 가능하다 등의 장점은 안전성의 관점에서 하지만 큰 장점입니다. 향후 새로운 전지 용량의 향상을 목표로 하고 있습니다.

4-5. 리튬 이온 배터리 용 각종 전극, 전해질 재료

이외에도 합성 제조 판매하고 있는 자료를 표로 나타냅니다. 그러나 이론 용량 다음 사이클 특성이 좋지 않은 물질도 포함되어 있습니다.

4-6. 리튬 과잉 형 양극

이론적 용량이 비교적 높은 양극 재료로 현재 당사에서 합성하는 리튬 과잉 형 양극 재료는 200mAh / g 강 배터리 용량을 가지고 있습니다. 하지만, 사이클 특성이 나쁘고, 앞으로도 개량을 계속 갑니다.

4-7. 리튬 유황 전지

상술 한 바와 같이 이론적 용량이 매우 높은 전지로 당사도 검토하고 있습니다. 현재 황 양극에 약 340mAh / g 배터리 용량을 가지고 있습니다. 하지만, 사이클 특성이 나쁘고, 앞으로도 전지 용량의 향상을 포함하여 개량을 계속하고 있습니다.

4-8. SiO 형 음극 계 전지

이론적 용량이 비교적 높은 음극 재료로 당사에서도 타사 SiO를 이용해 리튬 이온 배터리를 검토하고 있습니다. 약 600mAh / g 이상의 높은 배터리 용량을 가지고 있습니다 만, 사이클 특성이 나쁘고, 향후 개선이 필요합니다.

4-9. 알루미늄 공기 전지

알루미늄 공기 전지를 연구 개발하고 있습니다. 이차 전지 화의 검토하고 있습니다. 그러나 기초 연구이며, 이차 전지 화는 아직 어려울 것입니다.

4-10. 알루미늄 이온 배터리

알루미늄 이온 전지의 연구 개발도 진행하고 있습니다. 정극 재료에 대해 약 50mAh / g 배터리 용량을 가지고 있어 사이클 특성도 약 40 - 50 회에서도 열화는 적게 안정되어 있습니다. 앞으로 더욱 전지 용량을 향상 해 나갈 검토를 계속합니다.