충전식 리튬-금속 배터리

Rechargeable lithium–metal battery

충전식 리튬 금속 배터리는 보조 리튬 금속 배터리입니다.금속 리튬을 음극으로 하여 배터리 양극이라고도 합니다.충전식 리튬 금속 배터리는 양극 재료인 리튬의 높은 충전 밀도로 인해 장시간 가동할 수 있다.리튬이온배터리를 [1]넘어 발전의 선도적 경로로 여겨지는 충전식 리튬금속배터리를 현재 여러 회사와 많은 학술연구단체가 연구 및 개발하고 있다.일부 충전식 리튬 금속 배터리는 액체 전해질을 사용하고 일부는 고체 전해질을 사용합니다.

역사

1980년대 몰리에너지(현재는 E-One Moli Energy)에 의해 충전식 리튬금속 배터리가 상용화됐지만 여러 셀에 불이 나면서 몰리 배터리를 사용한 기기가 회수되고 회사가 [2]파산 절차를 밟았다.

조사 방향

실용적인 충전식 리튬 금속 배터리를 개발하는 데 있어 가장 큰 어려움은 낮은 쿨롱 효율로 인한 낮은 셀 수명 및 합선을 유발하는 덴드라이트 형성으로 인한 낮은 신뢰성입니다.리튬과의 전해질 반응이 쿨롱 효율을 좌우하기 때문에 전해질 선택을 중심으로 성능 향상이 이루어지며, 세퍼레이터 전해질은 덴드라이트 형성을 견뎌야 합니다.

액체 전해질

연구 방향은 리튬에 고체 전해질 인터페이스(SEI) 층을 형성하는 고염계, 첨가제 또는 불소 함유 전해질, 리튬을 보호 껍질 안에 봉입하는 것입니다.

고체 전해질

폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)와 같은 고체 고분자 전해질은 수십 년 동안 연구되어 왔지만 합리적인 사이클 수명과 [3]신뢰성에 도달하려면 고온, 저전압 음극 및 저전류 밀도가 필요합니다.무기 폴리머 복합 재료는 가공 가능하고 유연한 시스템을 찾기 위해 연구되었습니다.LiPON, 붕화 리튬, 유리, 반결정, 결정성 황화물, NASICON 구조 인산염, 페로브스카이트, 반페로브스카이트 및 가넷을 포함한 많은 무기 물질군이 연구되었습니다.

상용화

충전식 리튬금속 배터리는 블루카 프로그램에서 Boolleré가 상용화했고 에너지 함량이 낮은 박막 배터리는 심벳 등이 판매했다.여러 회사가 가전 기기 및 전기 자동차용 충전식 리튬 금속 배터리를 개발하고 있습니다.데이터를 공개하고 있는 개발 작업의 상황을 아래 표에 정리합니다.

리튬 금속 양극 전지 순환 데이터 요약
조직 셀 크기 전류 밀도 사이클 압력. 대량 적재 온도 원천
이온 저장 시스템 1층 코인 셀 0.2 mA/cm2 25 ? 2.5 mAh/cm2 25 [4]
폴리플러스 1층 코인 셀 0.4 mA/cm2 50 ? 2.6 mAh/cm2 ? [5]
삼성 600 mAh 2층 3.4 mA/cm2 1000 20 ATM 6.8 mAh/cm2 60 °C [6]
시온 1.8 아 C/1.5 700 ? ? ? [7]
견고한 파워 20 Ah 22층 0.3 mA/cm2 30 10 ATM 3 mAh/cm2 29 °C [8]
Quantum Scape(QuantumScape) 70 x 85 mm 10층 3.2 mA/cm2 800 3.4 ATM 3.2 mAh/cm2 29 °C [9]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Albertus, Paul; Babinec, Susan; Litzelman, Scott; Newman, Aron (2018). "Status and challenges in enabling the lithium metal electrode for high-energy and low-cost rechargeable batteries". Nature Energy. 3: 16–21. Bibcode:2018NatEn...3...16A. doi:10.1038/s41560-017-0047-2. S2CID 139241677. Retrieved 2021-02-13.
  2. ^ Emma Jarratt (2020-09-18). "New lessons from the epic story of Moli Energy, the Canadian pioneer of rechargeable lithium battery technology". Electric Autonomy Canada. ArcAscent Inc. Retrieved 2021-05-09.{{cite journal}}: CS1 maint :url-status (링크)
  3. ^ Hovington, P.; Lagacé, M.; Guerfi, A.; Bouchard, P.; Mauger, A.; Julien, C. M.; Armand, M.; Zaghib, K. (2015). "New Lithium Metal Polymer Solid State Battery for an Ultrahigh Energy: Nano C-LiFePO4 versus Nano Li1.2V3O8". Nano Letters. 15 (4): 2671–2678. Bibcode:2015NanoL..15.2671H. doi:10.1021/acs.nanolett.5b00326. Retrieved 2021-02-13.
  4. ^ "3D lithium metal anodes hosted". doi:10.1016/j.ensm.2018.04.015. S2CID 103494783. Retrieved 2021-02-13. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  5. ^ "ARPA-E IONICS 2020 update" (PDF). Retrieved 2021-02-13.
  6. ^ Lee, Yong-Gun; Fujiki, Satoshi; Jung, Changhoon; Suzuki, Naoki; Yashiro, Nobuyoshi; Omoda, Ryo; Ko, Dong-Su; Shiratsuchi, Tomoyuki; Sugimoto, Toshinori; Ryu, Saebom; Ku, Jun Hwan; Watanabe, Taku; Park, Youngsin; Aihara, Yuichi; Im, Dongmin; Han, In Taek (2020). "High-energy long-cycling all-solid-state lithium metal batteries enabled by silver–carbon composite anodes". Nature Energy. 5 (4): 299–308. Bibcode:2020NatEn...5..299L. doi:10.1038/s41560-020-0575-z. S2CID 216386265. Retrieved 2021-02-13.
  7. ^ "Key EV Battery Performance Requirements". Retrieved 2021-02-13.
  8. ^ "December 10, 2020 announcement on Twitter". Retrieved 2021-02-13.
  9. ^ "Quantumscape Q4 2021 Shareholder Letter" (PDF). Retrieved 2022-02-21.