고체전해질 리뷰 4 : 무기 고체 전해질의 특성과 이온전도 메커니즘

무기 고체 전해질의 특성과 이온 전도 메커니즘

• 고체 전해질은 결정, 부분 결정 (유리-세라믹), 그리고 비정질 유리 형태로 존재하며, 이들은 고체 전해질중 가장 높은 열 안정성과 이온 전도도를 제공한다. 이온 전도도는 액체 전해질과 동등하며, 활성화 에너지는 0.5 eV 미만이다.
• 무기 고체 전해질은 조성에 따라 산화물, 황화물, 할라이드 전해질로 분류되며 각각 장점과 단점이 존재한다. 예를 들어, 산화물 전해질은 높은 화학적/기계적 안정성을 제공하지만, 높은 가공 온도와 전극-전해질 인터페이스에서의 높은 저항이 단점이다. 

The ionic conductivity, advantages, and disadvantages of different types of inorganic solid electrolytes

• 무기 고체 전해질의 리튬 이온전도 메커니즘은 빈틈 이동에 의해서 이루어지며, 이는 쇼트키 결함에 의존한다. 이 기전은 리튬 이온이 결정 내의 빈자리로 점프할 수 있도록 여러 빈틈을 제공한다. 

Mechanism of ion transfer in inorganic solid electrolytes [80]: (a) defect, (b) migration pathway, and (c) migration mechanism.

• 고체 산화물 전해질은 NASICON, garnet, 그리고 리튬 인산염 전해질과 같은 다양한 형태가 있으며, NASICON은 3차원 구조를 통해 높은 이온 전도도와 구조적 안정성을 제공한다. 

• 리튬 인산염 유도체(LiPON)는 공기에 대한 민감성이 적고, 리튬 금속과 접촉 시 높은 안정성을 보이며, 리튬 금속음극의 보호층으로 활용될 수 있다.

출처: Nanomaterials 2024, 14, 1773