Garnet형 Li7La3Zr2O12계 고체전해질 저온 합성 및 성능 평가

초록

리튬이차전지는 에너지밀도가 높고 경량이며 고출력을 얻을 수 있다는 장점 때문에 핸드폰, 노트북 등 각종 전자기기 또는 최근의 전기자동차 등의 전원으로 그 용도가 확대되고 있다. 그러나 리튬이차전지에서는 액체상의 전해질을 사용하기 때문에 외부 충격 또는 음극에서의 덴드라이트 성장으로 인한 분리막 파괴가 발생할 경우 전해액의 누축 또는 대량으로 전류가 발생해 화재 혹은 폭발이 일어나게 된다. 최근 리튬이차전지의 폭발 사례가 끊임없이 발생하고 있어 배터리의 안전성 문제에 많은 관심이 집중되고 있다. 리튬이온전도성 고체전해질은 현재의 액체전해질 때문에 발생하는 여러 가지 문제점을 해결할 수 있다는 점에서 최근 많은 연구발표가 보고되고 있다. 본 연구에서는 고체전해질 중에서 비교적 높은 이온전도도를 보이는 것으로 보고된 garnet 형태의 세라믹 합성에 관한 연구를 진행하였다. 일반적으로 garnet형 고체전해질은 하소 및 소성온도가 높아 고온에서 리튬이 휘발하는 문제가 있으며 또한 이온전도성이 높은 단일상의 입방정상을 제조하기 어렵다. 본 연구에서는 garnet형 고체전해질을 낮은 온도에서 합성하기 위한 공정을 제안하고자 하며 LLZO(Li7La3Zr2O12?) 샘플을 제작하여 결정상 분석, 미세구조 관찰 그리고 리튬이온전도도 등의 성능을 평가하였다.