화학공학소재연구정보센터
Korean Industrial Chemistry News, Vol.25, No.1, 22-38, February, 2022
[기획특집: 표면처리 응용기술] 계면 안정화 기술에 기반한 리튬 금속 음극의 전기화학적 성능 향상
Enhanced Electrochemical Performance of Lithium Metal Anode through the Stabilized Interface
차세대 고용량/고에너지 밀도 리튬이온배터리의 음극재로 각광받고 있는 리튬금속은 전기화학적 반응 진행 중 발생하는 성능 불안정성으로 시장에 적용하기는 쉽지 않다. 리튬금속음극의 전기화학적 성능 불안정(쿨롱 효율 감소, 분극전압 증가, 완전지 성능 감소 등)은 전기화학 반응 진행시 리튬의 불균일한 전착 및 탈리, 덴드라이트에 의한 단락, 불활성 리튬(dead Li), 전해액 및 리튬고갈에 기인한 것으로 가장 주요한 원인은 전해질/리튬 계면의 불안정성 등이다. 이러한 문제들은 균일한 리튬 전착 및 탈리를 유도하는 보호막을 도입하거나, 전해액과 리튬금속의 직접반응을 통해 형성되는 고체전해질계면층(solid electrolyte interface, SEI)을 안정화함으로 해결할 수 있다. 이를 위해, 균일한 리튬 전착을 유도하기 위한 첨가제 도입, 리튬 표면에 균일한 전류밀도 및 Li+ 분배를 유도하는 리튬 전극의 집전체 개선 등이 제시되고 있다. 본 고에서는 이러한 리튬금속 음극의 계면 안정화 관련 다양한 문제점과 이슈들을 작동 메커니즘에 따라 구분해 요약하였고, 이를 해결 및 고성능 리튬금속배터리로 적용 위한 계면 안정화 기술 동향에 대해 소개하였다.