초고속 충전용 전해질 분자 설계와 SEI/탈용매·리튬도금 억제

Molecular Electrolyte Design for Ultra-Fast Charging and SEI/Desolvation Control

연구 내용

리튬이온의 탈용매·확산 특성을 개선하고 SEI를 견고화하여 리튬도금과 덴드라이트를 억제하는 초고속 충전 전해질 설계 연구

초고속 충전에서는 전해질의 탈용매 속도 저하로 인해 리튬도금 위험과 계면 열화가 동시에 발생합니다. 연구에서는 약하게 결합하는 all linear molecules 기반 비가연성 전해질 조성을 통해 점도와 이온 수송 특성을 조절하고, 그래파이트 인접 영역에서의 탈용매·확산 반응을 촉진합니다. 또한 PFPA와 FEC 같은 첨가제를 통해 리튬금속 및 망간계 고전압 양극에서 액상 유래 SEI를 얇고 균일하며 견고하게 형성하여 덴드라이트 성장을 억제합니다. 더 나아가 카복실 실란 기반 유도체를 활용해 고하중 Si-Fe 음극에서도 견고한 SEI를 확보하는 방향으로 확장합니다.

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연구 흐름

초기에는 전해질 분자-용매 결합 특성을 약하게 만들어 탈용매 구동력을 높이는 개념으로 초고속 충전 전해질을 구축했습니다. 이후 그래파이트 기반 셀에서 빠른 충전과 함께 계면 실패를 줄이는 SEI 형성 거동을 확인하고, 비가연성 전해질 조건에서 안전성과 수명 유지가 함께 가능한지 검증했습니다. 이어 리튬금속 셀로 확장하여 PFPA–FEC 조합을 통한 액상 유래 SEI 안정화로 극한 전류밀도·고전압·고온 조건에서도 리튬도금 억제를 달성했습니다. 마지막으로 고하중 Si-Fe 음극에서는 카복실 실란 유도체로 견고한 SEI를 형성해 공정 환경 변화에도 안정적으로 운전 가능한 기반을 축적했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

초고속 충전용 비가연성 전해질 포뮬레이션
그래파이트/Si계 음극 SEI 견고화 설계
리튬도금 억제 기반 고전류 운전 기술
탈용매 에너지 저감을 통한 충전 속도 향상
확산·이온수송 특성 기반 전해질 스크리닝
리튬금속 셀용 얇고 균일한 SEI 형성 전략
고하중 음극 공정 호환형 계면 유도 기술
전기차 1분 급충전 배터리 시스템 최적화
고속 충전 안전성 평가 프로토콜
극한 조건 셀 열화 경로 완화 기술