중국 과학 기술 대학(USTC)의 Ma Cheng 교수가 이끄는 연구팀이 유망한 새로운 유형의 고체 전해질을 개발하여 리튬 배터리 기술 분야에서 상당한 발전을 이루었습니다.
전고체 리튬 배터리(ASSLB)는 자동차 산업에 혁명을 일으킬 가능성이 있는 전기 자동차의 미래로 선전되고 있습니다. 이 배터리는 현재 상용 리튬 이온 배터리에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 그 중 핵심은 기존 리튬 이온 배터리가 제기하는 중요한 안전 문제를 해결하는 이러한 배터리의 안전성이 크게 향상되었다는 것입니다. 또한 ASSLB는 에너지 밀도를 향상시킬 가능성이 훨씬 높습니다.
기능성 ASSLB의 구성은 적합한 고체 전해질의 사용에 크게 좌우됩니다. 이것은 현재 존재하는 고성능 고체 전해질이 일반적으로 상업적으로 사용하기에는 너무 비싸기 때문에 문제를 제기합니다.
이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 리튬 지르코늄 옥시클로라이드(LZCO)로 알려진 새로운 유형의 고체 전해질을 성공적으로 개발했습니다. 이 새로운 전해질의 실질적인 이점 중 하나는 비용이 저렴하다는 것입니다. 이는 수산화리튬 일수화물, 염화리튬 및 염화지르코늄과 같은 저렴하고 널리 사용되는 화합물로부터 합성할 수 있다는 사실에서 비롯됩니다. 결과적으로 LZCO 생산 비용은 일반적으로 킬로그램당 $11.60 이상인 값비싼 고성능 황화물 및 염화물 고체 전해질의 일부인 킬로그램당 $190만큼 낮을 수 있습니다.
리튬 지르코늄 옥시클로라이드는 또한 경쟁력 있는 성능 수준을 제공합니다. 예를 들어, 전해질은 최대 2.42mS cm-1의 실온 이온 전도도를 나타내며, 이는 지금까지 모든 종류의 고체 전해질 중에서 보고된 가장 높은 전도도 중 하나입니다. 또한 LZCO는 인상적인 압축성을 보여 94.2MPa에서 거의 300% 밀도를 달성하여 동일한 압력 수준에서 일반적으로 90% 미만으로 떨어지는 황화물 및 염화물 고체 전해질의 압축 기능을 능가합니다.
테스트 결과 전반적으로 LZCO의 성능은 사용 가능한 가장 진보된 일부 황화물 및 염화물 고체 전해질과 동등한 것으로 나타났습니다. 특히, LZCO로 만든 니켈이 풍부한 층상 음극 강화 ASSLB는 뛰어난 안정성을 나타냈으며 2,000분 고속 충전 조건에서 테스트했을 때 실온에서 12회 이상 사이클을 완료할 수 있었습니다.
이 새로운 물질의 생성은 비용 효율적이고 효율적인 고체 전해질의 개발에서 상당한 발전입니다. 이 돌파구는 전고체 리튬 배터리의 상용화 전망을 훨씬 더 가깝게 만들어 가까운 미래에 전기 자동차 산업의 역동적인 변화를 약속합니다.