Lithium secondary batteries have become a commercial battery throughout the world. In spite of the successful commercialization, intensive efforts to increase energy density have been done as the application of lithium secondary battery is expanded. To increase energy density, a new material with high capacity such as silicon, tin was introduced and operation voltage region of positive electrode was increased. Lastly, taking a second look for the commercial use of lithium metal electrode is also going on because of increase in the operation voltage region and the high capacity.
Lithium secondary battery based on lithium metal anode has been investigated to meet the requirement of commercialization. However, low lithium cycling efficiency and dendritic morphology of deposited lithium are serious problems to commercialize lithium metal secondary battery. To solve such problems, an additive was introduced to the liquid electrolyte to modify the lithium electrode/electrolyte interphase and the effect of additive on the cycling performance and impedance analysis were studied.
In the case of lithium ion battery, $LiCoO_2$, commonly used as positive electrode material, is not stable over 4.2 V and the main reason of poor cycle performance is decomposition of electrolyte on the $LiCoO_2$. To solve this problem, an additive was introduced to prevent such a reaction. The effect of additive on the cycle performance was investigated.
리튬이차전지는 전세계적으로 상업화된 배터리가 되었다. 이러한 성공적인 상업화에도 불구하고, 리튬이차전지의 사용 범위가 확대되면서 리튬이차전지의 에너지 밀도를 증가시키려는 다양한 연구가 증대되고 있다. 리튬이차전지의 에너지 밀도를 증가시키기 위해서는, 실리콘, 주석과 같은 새로운 고용량의 음극 소재를 사용하는 연구와, 기존의 양극물질의 구동전압 영역을 증가시켜 에너지 밀도를 증가시키는 연구가 소개되고 있다. 마지막으로 용량이 큰 리튬메탈을 이용한 리튬메탈이차전지의 적용가능성에 대한 재검토가 진행되고 있는 실정이다.
리튬메탈을 음극으로 하는 리튬이차전지는 상용화를 목적으로 많은 연구가 진행되었다. 하지만, 낮은 충방전 효율과, 석출되는 리튬의 덴드라이트 구조 형성 그리고 이로 인한 안전성 문제가 리튬메탈이차전지의 사용화에 있어서 가장 중요한 문제가 되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 리튬 전극/전해질 계면을 개질해 줄 수 있는 첨가제에 대한 연구가 소개되고 있다. 이러한 연구를 바탕으로, 새로운 첨가제를 제시하여 리튬메탈 전지의 사이클 특성의 향상 효과와 리튬메탈의 몰폴로지의 변화를 관찰하였다.
리튬이온전지의 경우, 고전압 구동을 위한 첨가제의 연구가 알려져 있다. 일반적으로 사용하는 리튬이온전지에서는 리튬 코발트 옥사이드 물질을 양극재료로 사용하는데, 4.2V 이상 4.5V 이하의 고전압 영역에서는 안정한 사이클 특성을 보이지 않는다. 이러한 사이클 저하의 주요원인으로 양극활물질과 전해질과의 부반응이 주 원인으로 알려져 있다. 이러한 문제를 해결하고자, 부반응을 방지할 수 있는 첨가제를 제시하여 사이클 특성의 변화와 임피던스의 변화를 분석해 보았다.
