리튬 이온 전지에 적용가능한 고안정성 유기 실리콘 기반의 전해질 첨가제 합성

Abstract

Lithium-ion batteries are commonly used in batteries of portable electronic devices such as smartphone, notebook, and tablet PC. In addition, demand for lithium-ion batteries has been extensively rising due to the development of Electric vehicle(EV) because of the recent petroleum depletion crisis. Therefore, it is important to develop the performance of lithium ion-batteries including stability. In this paper, organosilicon-based electrolyte additives used in lithium-ion batteries were synthesized and applied to actual electrolytes to confirm the electrochemical properties of each electrolyte. As a result of ionic conductivity, LSV(linear sweep voltage) and charge-discharge test of the electrolyte containing 5 wt% of organosilicon-based compound, the possibility as an additive to be used in lithium-ion batteries. | 우리가 흔히 사용하는 스마트폰, 노트북, 태블릿PC 등 휴대용 전자기기에 장착된 배터리는 리튬 이온 전지가 사용되고 있다. 또한 최근 석유 고갈 위기로 인한 전기자동차 개발로 인해 리튬 이온 전지의 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 따라서 안정성을 비롯한 리튬 이온 전지의 성능 개발이 중요하다. 본 논문에서는 리튬 이온 전지에 사용되는 전해질 첨가제를 합성하고 실제 전해질에 적용하여 각 전해질에 따른 전기화학적 특성을 확인하였다. 합성한 첨가제를 전해질인 1 M LiPF6 in ethylene carbonate(EC):dimethyl carbonate(DMC):diethyl carbonate(DEC)=3:3:4(v/v/v)에 5 wt% 첨가하여 이온전도도를 확인한 결과, 첨가제를 도입한 전해질이 기존의 전해질에 비해 높은 이온전도도를 나타내었으며 리튬 이온이 자유롭게 이동함을 확인하였다. 또한 LSV를 분석한 결과 기존의 전해질은 6.5 V 부근에서 분해가 일어난 반면에 첨가제를 도입한 전해질은 5 V 부근의 낮은 current에서 분해가 일어난 것으로 보아 높은 안정성을 나타내었다고 할 수 있다. 충방전 테스트를 진행한 결과 기존의 용량 유지율과 비슷한 수준으로 나타났다. 결과적으로 유기 실리콘 기반 화합물 5 wt%를 포함하는 전해질의 이온전도도, 선형주사전위법, 충방전 테스트 결과 리튬 이온 전지의 전해질 첨가제로써 가능성을 확인하였다.