속보: 5분 만에 완충 가능한 확장형 고체 배터리, CES 2026에서 공개

2026-01-07 | Jerry Huang

라스베이거스에서 열린 CES 2026 소식입니다. 핀란드 스타트업 도넛 랩(Donut Lab)이 CES 전시회에서 폭발적인 성능을 자랑하는 "블랙 테크" 제품을 선보였습니다. 이 회사는 자사의 배터리가 세계 최초로 양산되는 전고체 배터리(ASSB)라고 주장합니다. 도넛랩(Donut Lab)은 2026 CES 전시회에서 세계 최초의 전고체 배터리를 출시한다고 발표했습니다. 이 배터리는 OEM 생산 준비가 완료되었으며, 버지 모터사이클(Verge Motorcycles)의 TS Pro와 Ultra 이륜차 모델에 최초로 적용될 예정입니다. 만약 실제로 고객에게 출시된다면, 이는 전고체 기술이 연구실 단계에서 양산 모델로 전환되는 중요한 이정표가 될 것입니다. 도넛랩은 공식 웹사이트에 게재한 보도자료에서 전기차 성능의 한계를 끊임없이 뛰어넘고 새로운 기술을 시장에 선보임으로써 혁신적인 전동화 솔루션을 개발하고 제공하는 데 전념하고 있다고 밝혔습니다. 도넛랩은 미래 모빌리티를 선도하고 있습니다. "도넛랩은 OEM 차량 제조에 사용할 수 있는 세계 최초의 전고체 배터리를 출시하게 되어 영광입니다. 도넛랩 전고체 배터리는 기존 버지(Verge) 모터사이클 라인업에 즉시 적용되어 상용화될 예정입니다."

보도에 따르면 도넛랩의 전고체 배터리는 400Wh/kg의 에너지 밀도를 제공하여 더 긴 주행 거리, 더 가벼운 구조, 그리고 차량 및 제품 설계에 있어 전례 없는 유연성을 가능하게 합니다.

이 배터리는 80% 충전으로 제한할 필요 없이 단 5분 만에 완전히 충전할 수 있으며, 안전하고 반복적이며 안정적인 완전 방전을 지원합니다.

기존 리튬 이온 배터리와 달리, 이 전고체 배터리는 수명 기간 동안 "용량 감소가 최소화"됩니다. 최대 10만 회의 충전 사이클 테스트를 거쳤다고 주장하며, 이는 기존 기술보다 훨씬 뛰어난 실제 수명을 제공합니다. 안전성 또한 핵심 특징입니다. 가연성 액체 전해질이 없고, 열 폭주 현상이 없으며, 금속 덴드라이트도 발생하지 않습니다! 이는 배터리 화재의 근본 원인을 제거하여 매우 안전하고 혁신적인 제품입니다. 도넛랩은 배터리 성능이 -30도에서 100도 이상의 온도 범위에서 엄격하게 테스트되었으며, "발화나 성능 저하의 징후 없이" 99%의 용량을 유지했다고 밝혔습니다.

도넛랩은 원자재 및 비용 측면에서 자사의 전고체 배터리가 희귀 원소를 사용하지 않고 "풍부하고 저렴하며 지정학적으로 안전한 재료"로만 만들어졌으며 리튬 이온 배터리보다 비용이 저렴하다고 주장합니다. 그러나 도넛랩은 전고체 배터리 셀 생산에 필요한 구체적인 재료는 명시하지 않았습니다.

자동차 산업 전문 기자 안투안 굿윈은 올해 CES 전시회에서 도넛랩의 전고체 배터리 모델을 직접 살펴보았습니다. 그의 설명에 따르면, 이 배터리는 크기가 대형 스마트폰(예: 아이폰 17 프로 맥스)과 비슷하면서도 매우 가볍습니다. 이러한 초경량 배터리는 향후 드론에도 매우 적합할 것으로 예상됩니다.

도넛랩의 계획에 따르면, 이 배터리들을 결합하여 5kWh 용량의 대형 파워 유닛을 만드는 솔루션을 개발할 예정이며, 각 유닛은 PS5 게임 콘솔과 비슷한 크기입니다. 이러한 소형화 덕분에 버지 TS 프로(Verge TS Pro) 오토바이 프레임에 이러한 파워 유닛을 네 개까지 장착할 수 있습니다. 이 획기적인 디자인은 도넛랩이 작년에 발표한 휠 통합형 원형 전기 모터를 활용합니다. 도넛랩과 버지 모터사이클은 월요일, 버지 모터사이클이 이 새로운 배터리를 탑재한 세계 최초의 양산형 차량이 될 것이라고 발표했습니다. 이 모터사이클은 단 10분 충전으로 최대 60km의 주행 거리를 제공하며, 버지 울트라 버전은 한 번 충전으로 최대 600km까지 주행할 수 있습니다. 이 배터리의 10만 회 충방전 수명은 이론적으로 총 6천만 킬로미터의 주행 가능 거리를 의미합니다. 연간 6만 킬로미터를 주행한다고 가정하면, 이론적으로 1000년 동안 사용할 수 있다는 것입니다. 일각에서는 "너무 좋아서 믿기 힘들다"라고 말합니다.

"도넛 랩은 대량 생산이 가능한 새로운 고성능 솔리드 스테이트 도넛 배터리를 개발했으며, 이 배터리는 2026년 1분기부터 Verge Motorcycles의 바이크에 탑재되어 실제 도로에서 사용될 예정입니다." Verge TS Pro의 시작 가격은 29,900달러입니다. 전기 오토바이에 탑재되는 것 외에도, 고체 배터리는 전기 자동차 분야에서 훨씬 더 유망한 기술임이 분명합니다. 굿윈은 이 기술의 장점이 대형 차량에서 더욱 두드러진다고 언급했는데, 무게 감소와 충전 속도 향상이 실제 사용에서 두 배의 효과를 가져올 것이라고 합니다. 도넛랩은 월요일에 전기 자동차 회사인 와트EV와 협력하여 도넛 모터와 배터리 기술을 결합한 초경량 모듈형 전기 자동차 플랫폼을 개발할 것이라고 발표했습니다.

도넛랩의 최고경영자 마르코 레티마키는 "전고체 배터리는 항상 '몇 년 안에 상용화될 기술'로 묘사되어 왔습니다."라며, "하지만 우리의 대답은 다릅니다. 고체 배터리는 나중이 아니라 지금 당장 상용화될 준비가 되어 있습니다."라고 말했습니다.

더 나은 이해를 위해 현재 상용화된 배터리와 양산 예정인 전고체 배터리에 대해 살펴보겠습니다. 배터리 업계에는 항상 "먼델의 삼중고" 또는 "불가능한 삼위일체"라는 문제가 존재해 왔는데, 이는 배터리의 세 가지 핵심 지표(성능, 비용, 안전성)의 균형을 동시에 맞추는 것이 어렵다는 것을 의미합니다. 이 중 하나를 최적화하려면 다른 하나 또는 두 개를 희생해야 하는 경우가 많습니다.

이에 비해 시중 최고급 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도는 약 250~300Wh/kg이며, 일반적인 수명은 약 5000회 충방전 주기입니다. 배터리 수명을 연장하기 위해 80% 이상 충전하지 않는 것이 권장됩니다. 만약 도넛형 배터리의 모든 특징이 사실이라면, 기존 기술을 모든 면에서 능가하는 셈입니다.

선워다는 2025년 10월, 에너지 밀도가 400Wh/kg에 달하는 차세대 폴리머 고체 배터리를 발표했는데, 이 배터리의 수명은 단 1200회 충방전 주기에 불과합니다. CATL이 2025년 4월에 출시한 2세대 선싱 슈퍼 배터리 역시 상용화되었으며, 5분 충전으로 520km를 주행할 수 있습니다. CATL의 5세대 LFP 배터리의 수명은 약 3000회 이상의 충방전 주기를 자랑합니다.

도요타는 당초 2020년에 전고체 배터리 양산을 계획했으나, 이후 2023년, 다시 2026년으로 연기되었고, 현재는 2027~2028년으로 미뤄지고 있습니다. 삼성 SDI 또한 2027년까지 대량 생산 가능한 전고체 배터리 개발을 목표로 하고 있습니다.

CATL은 2027년에 소규모 전고체 배터리 생산을 시작하고 2030년경에는 대규모 생산에 돌입할 계획입니다. 현대와 기아는 2030년 이전에는 대규모 생산이 어려울 것이라고 밝혔습니다. 블룸버그 NEF는 2035년에도 전고체 배터리가 전기차 및 에너지 저장 장치 분야에서 전 세계 수요의 약 10%만을 차지할 것으로 예측하고 있습니다.

투자자와 컨설팅 회사들은 2026년 리튬 수요에 대해 낙관적인 전망을 유지하고 있습니다.

2025-12-17 | Jerry Huang

지난 몇 년간 전 세계적으로 전기차 보조금이 감소하면서 세계 전기차 시장은 비교적 "합리적인" 성장률을 보였고, 이로 인해 같은 기간 동안 리튬염 수요는 예상보다 약세를 나타냈습니다.

최근 컨설팅 회사인 아다마스 인텔리전스는 전기 자동차의 인기가 비교적 성숙 단계에 접어들면서 에너지 저장 장치 수요 증가가 배터리 생산에 영향을 미치는 "핵심 변동 요인"이 될 것이며, 이는 궁극적으로 2026년 리튬 수요를 결정짓게 될 것이라고 예측했습니다. 시티그룹, UBS, 번스타인은 이러한 에너지 저장 장치 확대로 인해 내년 세계 리튬 시장이 공급 부족에 직면할 것으로 전망하고 있습니다. 에너지 저장 부문의 리튬 수요는 내년에 55% 증가할 것으로 예상되며, 이는 전기 자동차 수요 증가율인 19%를 훨씬 웃도는 수치입니다.

LIB 양극 재활용을 위한 또 다른 저비용 친환경 기술이 공개되었습니다.

2025-11-25 | Jerry Huang

편집자 주: 가전제품, 전기자동차, 그리고 그리드 에너지 저장 장치의 급속한 발전으로 리튬 이온 배터리(LIB)에 대한 수요가 급증했습니다. 그러나 수명이 6~8년에 불과한 리튬 이온 배터리는 2030년까지 1,100만 톤 이상의 배터리가 수명을 다할 것으로 예상되며, 이는 전례 없는 자원 고갈, 환경적 위험, 그리고 경제적 어려움을 야기할 것으로 예상됩니다. 현재 이러한 재활용 노력은 리튬, 코발트, 니켈, 망간과 같은 고부가가치 원소를 함유한 재활용 양극재(특히 적층 금속 산화물, LMO)에 집중되어 있습니다.

다음은 PKU의 Quanquan Pang 팀과 WUT의 Jiashen Meng 공동 팀이 폐리튬이온전지 양극재, 특히 LMO의 재활용에 대해 제시한 또 다른 접근 방식입니다. 모든 연구진에게 깊은 존경을 표하며 감사드립니다.

특히, 이 LTMS-ECR 방식은 전극을 "검은 가루"로 분쇄하는 단계 없이 알루미늄 전류 집전체에 여전히 부착된 소모된 음극을 직접 처리하고 전처리 단계를 크게 단순화합니다.

LTMS-ECR 기술은 재사용 가능한 저렴한 용융염 전해질과 Li2O, 그리고 고부가가치 부산물인 Co3O4와 LiCl을 사용하기 때문에 폐배터리 재활용 시 kg당 1.86달러의 높은 수익성을 달성할 수 있는 잠재력이 있다고 주장되며, 이는 건식야금 및 습식야금 기술에 비해 거의 10배 향상된 수치입니다.

기술적, 경제적, 환경적 영향 분석 결과, LTMS-ECR은 탁월한 경제적 타당성과 탄소 지속가능성을 보여줍니다. 높은 회수 효율, 낮은 에너지 소비, 그리고 환경 친화성은 양극재 재활용에 있어 혁신적인 화학적 경로를 제시합니다.

추상적인

전기화학적 재활용(ECR)은 재생 에너지를 활용하여 폐층 금속 산화물(LMO)을 분해하는 유망한 전략을 제공합니다. 그러나 현재의 ECR 접근법은 알칼리 탄산염 또는 염화물 용융물을 전해질로 사용하는 고온 작동(최대 750°C)에 국한되어 있어 열 입력에 많은 에너지가 소모됩니다. 본 연구에서는 AlCl3-LiCl로 구성된 저융점 알칼리 클로로알루미네이트 용융 전해질을 제안하며, 이를 통해 150°C의 낮은 온도에서도 ECR 전기분해가 가능합니다. 알칼리 클로로알루미네이트 용융물에서 산소(O₂) 전하 운반체의 높은 용해도로 인해 LMO 양극은 전기화학적 환원 분해를 거쳐 원소 전이 금속과 염화리튬(LiCl)을 생성합니다. 중요한 점은 두 생성물이 Li₂O를 첨가한 용융물에 불용성이며, 간단한 물 침출 처리를 통해 분리할 수 있다는 것입니다. 특히, 불활성 TiN 양극을 사용함으로써 전기분해 중 CO₂ 배출을 O₂ 생성으로 대체하여 탄소 중립화에 더욱 기여합니다. 저온 용융염 전해질 ECR(LTMS-ECR) 방식을 사용하면 LiCoO₂에서 97.3%의 높은 코발트 회수율을 달성할 수 있습니다. 기술경제 분석에 따르면 LTMS-ECR 기술은 에너지 소비와 CO₂ 배출을 약 20% 절감하고 기존 방식 대비 수익성이 거의 10배 높은 것으로 나타났습니다. 이 방식은 에너지 효율적이고 지속 가능하며 경제적으로 실행 가능한 폐리튬이온전지(LIB) 재활용을 위한 혁신적인 대안을 제시합니다.

참고문헌

https://doi.org/10.1002/adma.202512984

리튬 시장, 특히 LiPF6에서는 무슨 일이 일어나고 있나요?

2025-10-31 | Jerry Huang

지난 4개월 동안 탄산리튬, 수산화리튬과 같은 기초염을 포함한 많은 리튬염의 시장 가격이 눈에 띄게 상승했으며, 수요와 공급 상황에 따라 LiPF6와 LiFSI도 상승했습니다.

국내 시장의 리튬염 에너지 저장 수요는 하반기에 빠르게 증가했으며, 특히 9월과 10월은 전기차 시장의 리튬 배터리 수요 증가와 맞물려 배터리 제조업체들의 리튬 수요가 거의 만회 수준에 도달했습니다. 놀랍게도 해외 시장의 수요 또한 지속적으로 증가하고 있습니다. 이러한 시장의 강력한 수요는 리튬염 가격 상승의 원동력이 되고 있습니다. LiPF6는 여전히 중국 시장의 주요 전해질 염으로, 가격이 빠르게 상승하여 2025년 10월에는 LiFSI 가격을 넘어섰습니다. 이와 유사한 상황은 역사적으로도 여러 번 목격되었습니다.

한편, 지난 몇 년간의 가격 경쟁으로 인해 많은 중소 리튬염 제조업체의 생산이 중단되었고, 일부 주요 생산업체는 생산 능력의 일부를 중단했다가 다시 가동하는 데 2~3개월이 걸릴 것으로 예상됩니다. 새로 계획된 많은 공장과 생산 능력이 예상대로 순조롭게 진행되지 않고 있습니다. 리튬염 공급은 몇 년간의 과잉 공급 이후 일시적으로 시장이 부족해졌습니다.

탄산리튬, 수산화리튬 등 기초 리튬염의 가격이 지난 4개월 동안 계속 상승함에 따라 LiPF6와 LiFSI의 비용도 동시에 상승했습니다.

지금까지 LiPF6는 중국 국내 시장에서 전해질 생산에 사용되는 주요 리튬염으로, 현재 다른 리튬염보다 수요가 높습니다. 수급 불균형이 앞으로도 계속 심화될지, 아니면 가까운 미래에 균형에 가까워질지는 두고 봐야겠습니다.

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저렴하고 높은 에너지 밀도와 긴 사이클 수명을 가진 할로겐화물 소재 공개

2025-09-09 | Jerry Huang

편집자 주: 에너지 저장 분야에서 전고체 전지는 차세대 에너지 저장 기술의 최고의 솔루션으로 여겨지지만, 전극 소재의 심각한 병목 현상으로 오랫동안 개발에 제약을 받아 왔습니다. 기존의 전고체 전지(ASSB)는 일반적으로 활물질, 고체 전해질, 그리고 전도성 첨가제로 구성된 전극을 사용합니다. 그러나 이러한 비활성 성분(전극 부피의 40~50%를 차지)은 에너지 밀도를 감소시킬 뿐만 아니라 계면 부반응을 유발하고 리튬 이온 수송의 굴곡을 증가시킵니다. 높은 전도도와 전기화학적 활성을 가진 "일체형(All-In-One)" 소재가 이러한 문제를 해결할 수 있지만, 산화물(저용량)이나 황화물(고비용)과 같은 기존 소재는 미래 시장의 요구를 충족하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 할로겐화물은 저비용과 높은 이온 전도도라는 장점을 제공하지만, 전자 전도도와 에너지 밀도가 부족하다는 단점이 있습니다. 따라서 높은 전기화학적 성능, 저렴한 확장성, 그리고 기계적 안정성을 모두 갖춘 일체형 소재 개발이 중요한 과제가 되었습니다.

훌륭한 사례가 있습니다. 캐나다 웨스턴 온타리오 대학교 연구팀은 Nature 연구에서 혁신적인 해답을 제시했습니다. 바로 세계 최초의 할로겐화물 물질인 Li₁.₃Fe₁.₂Cl₄를 설계한 것입니다. 이 물질은 동적 자가치유 기능과 3-in-1 통합(양극/전해질/도체) 구조를 갖추고 있습니다. 가역적인 Fe²⁺/Fe³⁺ 산화환원 반응과 독특한 취성-연성 전이 메커니즘을 통해 이 물질은 3,000회 사이클 후에도 90%의 용량을 유지하며, 전극 에너지 밀도는 529.3 Wh/kg⁻¹(복합 소재 설계 시 725.6 Wh/kg⁻¹까지 확장 가능)에 달합니다. 더욱 놀라운 점은 기존 전극의 26%에 불과한 비용입니다. 싱크로트론 방사선과 원자 시뮬레이션을 통해 철 이동 유도 자가치유 메커니즘이 최초로 밝혀졌습니다! 이 연구는 전고체 전지의 핵심 소재를 개발할 뿐만 아니라, 재료, 기계, 전기화학을 통합한 일체형 설계에 대한 패러다임 수준의 사례를 제시합니다. 모든 연구진의 헌신적인 노력에 감사드립니다.

추상적인

전고체 전지는 높은 에너지 밀도와 경제성이라는 잠재력을 실현하기 위해 첨단 양극 설계가 필요합니다. 비활성 전도성 첨가제와 이종 계면을 제거하는 일체형 양극은 상당한 에너지 및 안정성 향상을 기대할 수 있지만, 충분한 Li+/e- 전도성, 기계적 견고성 및 구조적 안정성이 부족한 소재로 인해 어려움을 겪고 있습니다. 본 연구에서는 이러한 과제를 극복하는 비용 효율적인 할로겐화물 소재인 Li1.3Fe1.2Cl4를 제시합니다. 가역적인 Fe2+/Fe3+ 산화환원 반응과 빠른 Li+/e- 이동을 통해 Li1.3Fe1.2Cl4는 Li+/Li 대비 529.3 Wh/kg−1의 전극 에너지 밀도를 달성합니다. 중요한 것은 Li1.3Fe1.2Cl4가 사이클 동안 가역적인 국소적 철 이동 및 자가 회복 특성을 부여하는 취성-연성 전이를 포함한 고유한 동적 특성을 보인다는 것입니다. 이를 통해 탁월한 사이클 안정성을 확보하여 5 C의 속도로 3,000회 사이클 동안 90%의 용량 유지율을 유지합니다. Li1.3Fe1.2Cl4를 니켈 함량이 높은 층상 산화물과 결합하면 에너지 밀도가 725.6 Wh/kg−1로 더욱 증가합니다. 일체형 할로겐화물의 유리한 동적 기계적 특성 및 확산 특성을 활용하여, 본 연구는 일체형 할로겐화물을 차세대 전고체 전지에서 에너지 밀도가 높고 내구성이 뛰어난 양극 소재로 개발하는 새로운 길을 제시합니다.

참고문헌

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09153-1

폴리머 리튬이 고체 배터리 경쟁에서 승리하고 있는가?

2025-09-08 | Jerry Huang

편집자 주: 고체 리튬 배터리에는 폴리머, 산화물, 황화물, 할로겐화물 등 네 가지 유형의 전해질이 있으며, 각각 고유한 특성을 가지고 있습니다.

폴리머 리튬 전해질

고분자 소재를 전해질로 사용하는 이 배터리는 유연성과 높은 이온 전도성을 모두 제공하여 반고체 배터리의 과도기적 해결책으로 적합합니다. 또한 가공성이 우수하지만 장기적인 사이클 안정성은 아직 검증이 필요합니다.

산화리튬 전해질

산화리튬과 같은 소재를 기반으로 하는 이러한 전해질은 비용이 저렴하고 안정성이 우수하지만 이온 전도도가 상대적으로 낮습니다.

황화리튬 전해질

리튬 황화물 화합물을 중심으로 하는 이러한 전해질은 상온에서 높은 전도성과 우수한 계면 호환성을 특징으로 하며, 모든 기술 중 상업적으로 가장 유망한 기술로 평가받고 있습니다. 그러나 황화물 소재는 화학적 안정성이 낮고 생산 비용이 높다는 단점이 있습니다.

리튬 할라이드 전해질

할로겐화물 고체 전해질은 높은 전도성과 산화 저항성을 나타내지만, 상용화 전망이 불분명한 채로 아직 실험실 수준에 머물러 있습니다.

공통 특징

전고체 배터리는 기존의 액체 전해질을 무기 분말 소재로 대체하여 안전성과 에너지 밀도를 크게 향상시킵니다. 그러나 다양한 기술 접근 방식은 비용과 공정 성숙도 측면에서 상당한 차이를 보입니다. 예를 들어, 황화물 방식은 높은 전도성을 제공하지만 화학적 안정성이 떨어지는 반면, 고분자 방식은 사이클 수명 성능 측면에서 어려움을 겪습니다. 일부 전문가들은 전고체 배터리의 대규모 상용 생산은 결국 반도체 산업의 기술, 특히 박막 증착, 생산 라인 수준의 정밀 검사 및 진공 시스템, 그리고 박막 및 마이크로-나노 구조화와 같은 기술에 의존하게 될 것이라고 예측합니다. 이러한 기술이 상용화되기까지는 7년에서 10년 정도 더 걸릴 것으로 예상됩니다.

고체 배터리 기술은 현재 실험실 프로토타입 단계에서 산업화 단계로의 중요한 전환기를 맞고 있으며, 이 과정에서 체계적인 평가 프레임워크의 개편이 절실히 요구되고 있습니다. 실험실 단계에서는 주로 에너지 밀도, 사이클 수명, 속도 성능과 같은 전기화학적 성능 지표에 초점을 맞추는 반면, 산업 규모의 고체 배터리 기술에서는 다차원적인 평가 기준의 수립이 필요합니다.

1. 심층 평가: 산업 응용 분야에는 확장성 및 실현 가능성(공정 호환성, 수율 관리 등 포함), 공급망 성숙도(핵심 원자재 공급, 특수 장비 지원 등 포함), 총 수명 주기 비용(원자재 조달, 제조, 재활용 등 포함)과 같은 시스템적 요소가 반드시 포함되어야 합니다.

2. 기술-비용 최적화: 산업화는 기술 데이터와 비용 간의 최적의 균형을 요구하며, 여기에는 전기화학적 성능과 제조 비용 간의 역동적인 균형, 재료 선택 및 공급망 복원력, 생산 공정의 복잡성과 확장성 간의 균형이 포함됩니다.

3. 체계적인 평가: 대량 생산 일관성(6σ 품질 관리 기준), 안전 인증(예: UL 9540A 및 기타 국제 표준 준수), 단일 생산 라인의 2GWh 이상 용량 설계 등 주요 요구 사항 준수 여부 확인.

궈신 교수는 리튬황화물 전해질을 제치고 고분자 리튬이 고체 배터리 경쟁에서 우위를 점하는 이유에 대해 다른 견해를 제시합니다. 궈신 교수 연구팀의 연구 내용을 살펴보겠습니다. 모든 연구원들의 노고에 진심으로 감사드립니다.

추상적인

고체 전지(SSB)는 기존 리튬 이온 배터리에 비해 향상된 안전성, 높은 에너지 밀도, 그리고 개선된 수명 주기를 제공하여 에너지 저장 방식에 혁명을 일으킬 잠재력을 지니고 있습니다. 다양한 고체 전해질 중에서도 고분자는 가공성, 기계적 유연성, 그리고 화학적 다양성의 독특한 조합으로 주목받고 있습니다. 본 리뷰에서는 고분자가 상용 SSB 개발을 선도할 수 있는 이유를 살펴봅니다. 전극과의 우수한 계면 접촉, 조절 가능한 이온 전도도, 그리고 확장 가능한 제조 방식과의 호환성과 같은 고분자의 고유한 장점뿐만 아니라, 제한된 열 안정성, 좁은 전기화학적 윈도우, 그리고 계면 열화와 같은 주요 기술적 과제들을 분석합니다. 또한, 고분자 분자 설계, 고분자-세라믹 복합재료, 그리고 현장 중합 전략과 같은 최근 연구에서 제시된 새로운 해결책들을 중점적으로 다룹니다. 비용, 제조 가능성, 그리고 통합 측면에서 상당한 장벽에 직면한 산화물 및 황화물 시스템과는 달리, 고분자 기반 전해질은 대규모 상용화를 위한 현실적이고 경제적인 길을 제시합니다. 소재 설계 및 산업 공정의 지속적인 발전으로 고분자 소재는 경쟁력을 갖췄을 뿐만 아니라 차세대 고체 배터리로의 전환을 주도하고 있습니다.

참고 자료

https://doi.org/10.1002/advs.202510481

속보: 붕소 합금 실리콘 양극, 리튬 이온 배터리 수명 3배 연장

2025-06-29 |

추상적인

고체 전해질 계면(SEI) 안정화는 실리콘 기반 리튬 이온 배터리 음극의 핵심 과제로 남아 있습니다. 실리콘과 붕소와 같은 이차 원소의 합금은 실리콘 음극의 사이클 수명을 향상시키는 유망한 전략으로 부상했지만, 그 기저 메커니즘은 아직 명확하지 않습니다. 이러한 지식 격차를 해소하기 위해 붕소 농도가 배터리 성능에 미치는 영향을 체계적으로 연구했습니다. 연구 결과는 붕소 함량이 높을수록 사이클 수명이 거의 단조롭게 증가하며, 붕소가 풍부한 전극은 순수 실리콘보다 성능이 훨씬 우수함을 보여줍니다. 또한, 실리콘-붕소 합금 음극은 순수 실리콘보다 거의 세 배 더 긴 수명을 나타냅니다. 상세한 메커니즘 분석을 통해 다른 기여 요인들을 체계적으로 배제했으며, 나노입자 표면의 강력한 영구 쌍극자가 부동태화 개선에 기여하는 것으로 제안되었습니다. 배위 결합이 부족하고 루이스 산도가 높은 붕소에 의해 형성되는 이 쌍극자는 전기화학적 계면을 안정화시키는 정적이고 이온 밀도가 높은 층을 형성하여 기생 전해질 분해를 줄이고 장기적인 안정성을 향상시킵니다. 이러한 결과는 SEI 프레임워크 내에서 전기 이중층이 표면 패시베이션에 중요한 고려 사항임을 시사합니다. 이러한 통찰력은 차세대 리튬 이온 배터리에서 실리콘 음극을 최적화하기 위한 아직 탐구되지 않은 매개변수 공간을 제공합니다.

참조

https://doi.org/10.1002/aenm.202501074

LiTFSI는 나트륨 금속 배터리에 어떤 차이를 만들어내는가?

2025-06-29 |

편집자 주: 나트륨 금속 배터리는 높은 에너지 밀도와 저렴한 비용을 갖춘 에너지 저장 장치로서 대규모 에너지 저장 및 모바일 전자 기기에 중요합니다. 그러나 전해질과 SEI의 성능은 나트륨 금속 배터리의 사이클 수명과 충방전 속도를 제한합니다. LiTFSI는 나트륨 금속 배터리에 어떤 영향을 미칠까요? 예를 들어 보겠습니다. 솽완 팀의 특별 연구 덕분에 가능합니다.

추상적인

무기물이 풍부하고 견고한 고체 전해질 계면(SEI)을 구축하는 것은 나트륨 금속 전지(SMB)의 전기화학적 성능을 향상시키는 중요한 접근법 중 하나입니다. 그러나 SEI 내의 낮은 전도도와 일반적인 무기물의 분포는 Na+ 확산을 방해하고 나트륨의 불균일한 증착을 유발합니다. 본 연구에서는 나트륨염 기반 탄산염 전해질에 자가희생 LiTFSI를 도입하여 높은 전도도의 무기물이 고르게 분산된 독특한 SEI를 구축했습니다. LiTFSI와 FEC 사이의 환원적 경쟁 효과는 무기물이 고르게 분산된 SEI 형성을 촉진합니다. 높은 전도도의 Li3N과 무기물은 Na+에 빠른 이온 전달 영역과 높은 플럭스 핵 생성 위치를 제공하여 고속으로 나트륨 증착을 촉진합니다. 따라서 LiTFSI와 FEC에서 유래한 SEI는 Na∥Na3V2(PO4)3 셀이 10,000 사이클 이후 60°C의 초고속 조건에서 89.15%의 용량 유지율(87.62 mA hg–1)을 보이는 반면, LiTFSI가 없는 셀은 8,000 사이클 이후에도 48.44%의 용량 유지율을 보입니다. 더욱이, 특수 SEI를 적용한 Na∥Na3V2(PO4)3 파우치 셀은 2,000 사이클 이후 10°C에서 92.05%의 안정적인 용량 유지율을 보입니다. 이 독특한 SEI 설계는 초고속 조건에서 소형 배터리(SMB)의 작동을 촉진하는 새로운 전략을 제시합니다.

저작권 © 2023 미국화학회

참조

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08224

LiTFSI는 황화물 기반 전고체 리튬 배터리의 고성능에 큰 도움을 제공합니다.

2025-06-27 |

편집자 주: LiTFSI(CAS: 90076-65-6)는 황화물 기반 전고체 리튬 배터리 개발에 어떻게 도움이 될까요? 예를 들어 보겠습니다. Fangyang Liu 팀의 탁월한 연구 덕분입니다.

추상적인

황화물 전해질의 좁은 전기화학적 창은 양극과 음극 계면에서 서로 다른 고장 메커니즘을 초래할 수 있습니다. 양극과 음극 면에 대한 별도의 개질 전략 도입은 황화물 기반 전고체 리튬 전지(ASSLB) 제조 공정의 복잡성을 증가시킵니다. 본 연구에서는 Li6PS5Cl(LPSC)의 습식 정제 공정에서 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드(LiTFSI) 쉘을 도입하는 통합 개질 전략을 채택했습니다. 이 개질 전략은 양극과 음극 모두에 동시에 견고한 불소화 계면을 성공적으로 구축했습니다. 리튬 음극 쪽에서는 LiTFSI@LPSC의 감소된 전자 전도도와 불소화 계면의 생성이 리튬 덴드라이트 성장을 효과적으로 억제했으며, 이는 밀도-함수 이론(DFT) 계산을 통해 더욱 확인되었습니다. 그 결과, Li|LiTFSI@LPSC|Li 셀은 최대 1.6 mA cm−2의 임계 전류 밀도와 0.2 mA cm−2에서 1500시간 동안 안정적인 사이클 성능을 달성했습니다. 양극 측에서 LiTFSI@LPSC는 복합 양극 내에서 Li+ 수송을 향상시켰을 뿐만 아니라 LiTFSI 쉘이 LiF 기반 양극 전해질 계면(CEI)으로 분해되는 현장 분해를 촉진했습니다. LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2(NCM83)를 사용하여 4.6V의 높은 차단 전압에서 2C에서 500회 사이클 후 용량 유지율이 98.6%에 도달했습니다. 기능화된 LiTFSI@LPSC는 양극과 음극 모두에 대한 포괄적인 일체형 계면 개질을 용이하게 하여 황화물 기반 ASSLB의 계면 엔지니어링을 크게 단순화하는 동시에 탁월한 전기화학적 성능을 제공합니다.

참조

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104131

LiTFSI 응용 분야의 새로운 소식은 무엇입니까?

2025-06-26 | Jerry Huang

리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드(LiTFSI)는 분자식이 C2F6LiNO4S2인 백색 결정 또는 분말 형태의 유기 물질로, 전기화학적 및 열적 안정성이 우수합니다. 전해액 첨가제로서 LiTFSI는 1차 리튬 전지, 2차 리튬 전지, 전고체 리튬 전지 등 다양한 배터리 시스템에 적용될 수 있습니다.

리튬 이온 배터리 전해질의 핵심 성분인 리튬 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드(LiTFSI)는 뛰어난 열적 및 전기화학적 안정성으로 잘 알려져 있습니다. 이 리튬염은 독특한 분자 구조를 통해 전해질 내에 고체 음이온 네트워크를 형성하여 용액의 점도를 크게 낮출 뿐만 아니라 리튬 이온의 왕복 속도를 획기적으로 증가시킵니다. 이러한 특성은 배터리 충방전 과정에서 높은 효율로 직접 변환되어 LiTFSI를 리튬 이온 배터리의 전반적인 성능 향상에 이상적인 소재로 만듭니다. 특히 전고체 리튬 배터리 연구 개발에서 LiTFSI는 큰 잠재력을 보여줍니다. 또한, 나트륨 금속 배터리(SMB) 연구에서도 매우 긍정적인 성능을 보이며 배터리 기술 혁신을 촉진할 것으로 기대됩니다. 그러나 복잡하고 체계적인 환경에서 LiTFSI의 성능 안정성은 현재 연구에서 해결해야 할 시급한 과제입니다.

리튬 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드(LiTFSI)는 폴리머 고체 전지, 황화물 고체 전지, 산화물 고체 전지를 포함한 고체 리튬 이온 전지와 같은 새로운 유형의 전지에 대량으로 적용되기 시작했습니다. LiTFSI는 음극 보호, 급속 충전, 그리고 넓은 온도 범위에서의 높은 효율 향상 등 전지 성능 향상에 유용한 것으로 나타났습니다. 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드는 리튬 전지의 중요한 전해액 첨가제 중 하나로, 전해액의 전기화학적 안정성, 사이클 성능, 전도도를 향상시킬 수 있으며, 고전압에서 알루미늄 호일에 대한 부식성이 낮아 전기 자동차 산업에서 배터리의 에너지 밀도를 높이는 데 활용될 수 있습니다.