2차전지에서 전해액과 전해질 첨가제는 어떠한 역할을 하는건가요?

Question

2차전지에서 액체로된 전해액이 있는데요.

이 전해액이 하는 역할과 전해질의 역할이 궁금합니다. 그리고 추가적으로 첨가제등을 추가로 넣는데요 첨가제를 넣는 이유는 무엇인지도 알고 싶습니다

Answer 1

안녕하세요. 안상우 과학전문가입니다.

이차 전지는 반복적으로 사용할 수 있는 전지입니다.

충방전을 할 수 있는 이차전지는 전지내의 셀 내에서 리튬 이온이 이동을 하면서 생기는 에너지 차이로 인해서 전류를 발생시키게 됩니다.

이차전지 내에 있는 전해액은 이 리튬 이온이 이동할 수 있도록 해 줍니다.

Answer 2

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

전해액은 리튬이온 배터리 4대 요소 중 하나입니다. 전해액은 리튬이온 배터리에서 리튬이온이 양극과 음극 사이를 잘 이동할 수 있도록 운반하는 역할을 합니다. 또한 충전 시 셀 특성을 향상시키는 역할을 합니다.

전해질 첨가제는 말 그대로 전해질에 소량 첨가하는 물질을 뜻하는데요. 이는 전극의 표면을 보호하여 리튬 이온이 이동할 때 충·방전이 더 안정적으로 이뤄질 수 있도록 도와줍니다. 따라서 전해질 첨가제를 통해 배터리의 성능과 안정성을 높일 수 있는 것이죠.

Answer 3

안녕하세요. 손호현 과학전문가입니다.

전해질염, 리튬염은 리튬이온을 이동시키는 통로 역할을 하게 됩니다. 주로 LiPF6라는 육불화인산리튬을 사용하는데, 이외에 배터리 수명의 연장과 충방전 효율의 증가, 저온 성능 향상 등을 위해 LiFSi(F전해질), LiPO2F2(P전해질), LiDFOP(D전해질), LiBOB(B전해질)등을 넣기도 합니다.

첨가제는 소량으로 첨가되는 물질로, 배터리의 수명과 안정성 향상, 이온 전도도 향상, 화재 저항성 부여, 과충전 방지 등의 역할을 합니다. VC, FEC, PS, DTD, VEC, TMSB, TPMS등 전통적인 첨가제와 함께, 위의 F전해질과 P전해질, D전해질을 첨가제로 묶어 부르기도 합니다.

첨가제의 중요 역할 중 하나는 SEI(Solid Electrolyte Interface) 형성을 돕는 것이기도 합니다.

SEI는 배터리 제조 후 처음으로 충전할 때 음극재 표면에 생기는 얇은 막을 가리킵니다. 배터리를 충전하면 배터리 내 리튬 이온이 음극으로 이동하게 되고, 그 과정에서 전해질에 있던 물질들이 처음으로 전기분해될 때 생기는 화학 반응으로 음극재 표면에 고체막이 생성되죠. 바로 이 고체막을 ‘SEI(Solid Electrolyte Interphase)’라고 부릅니다.