요약 스피넬 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 (LNMO) 양극의 실용적 적용을 위해서는 빠른 충전 능력과 넓은 온도 적응성을 가진 전해질이 필요하지만, 기존 전해질은 높은 전압 안정성 부족, 느린 이온 수송, 불안정한 계면 상태 때문에 이를 충족하지 못한다. 본 연구에서는 기존의 에터계 또는 단일 성분 약용매 전해질과 차별화된 플루오르화 약용매 전해질(WSE)을 위한 염-속-염 매개 ‘강-약 시너지’ 전략을 제안한다. Mg(TFSI)2로부터 나온 중간 강도의 루이스 산성인 Mg2+를 활용하여 LiDFOB 해리를 촉진하고, 음이온이 풍부한 접촉 이온쌍/응집체(CIP/AGG) 용매화 구조를 풍부하게 하는 한편, Li+에 결합된 용매 및 음이온에 대해 ‘견인’ 효과를 유도하여 Li+ 탈용매화를 시너지적으로 가속한다. 특히, 무기물 MgF2에서 유래한 Mg2+는 계면 음이온을 동적으로 포획하여 얇고 견고한 무기 CEI 형성을 유도한다. 이중 조절 메커니즘은 벌크 전해질 이온 전도도와 계면 안정성을 동시에 최적화하여 전통적 WSE의 낮은 산화 저항성과 느린 동역학이라는 내재적 한계를 극복한다. 결과적으로 LNMO||Li 셀은 –30~70°C의 넓은 온도 범위에서 뛰어난 빠른 충전 능력과 사이클 안정성을 보이며, 파우치 셀은 400회의 안정적 사이클 후에도 88.9%의 용량을 유지한다. 개발된 전해질은 비인화성이고 니켈 함량이 높은 LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2, LiNi 0.92 Co 0.06 Mn 0.02 O 2 및 올리빈형 LiFePO4 양극과도 광범위한 호환성을 보인다. 본 연구는 안전하고 고성능인 리튬 이온 배터리를 위한 용매화 화학 및 계면 공학에 대한 근본적 통찰을 제공한다.
Fan 등(수요일)이 이 질문을 연구하였다.