고체 전해질의 뜻
고체 상태 그대로 이온을 통과시키고 전자는 거의 통과시키지 않는 재료. 전고체 전지의 황화물계·산화물계나 연료 전지의 안정화 지르코니아 등이 있다.
일본어 명칭: 固体電解質
‘고체 전해질’ 관련 연습 문제는 2개 분야에 3문제가 있습니다(전지·에너지 재료, 세라믹스·유리 등).
이 용어의 분야: 전지·에너지 재료
고체 전해질 연습 문제에 도전
전고체 전지에 사용하는 황화물계 고체 전해질에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
- A이온 전도율이 유기 전해액에 필적하는 것이 있고 가압만으로 치밀화할 수 있지만, 수분과 반응하여 황화수소를 낸다
- B이온 전도율은 유기 전해액보다 3자릿수 이상 낮지만, 대기 중의 수분과도 반응하지 않을 만큼 안정하므로 건조한 환경이 필요 없다
- C단단하고 잘 변형되지 않으므로, 1000℃를 넘는 고온에서 소결하지 않으면 입자끼리 연결되지 않아 Li⁺를 통과시키지 않는다
정답과 해설 보기
정답: A. 이온 전도율이 유기 전해액에 필적하는 것이 있고 가압만으로 치밀화할 수 있지만, 수분과 반응하여 황화수소를 낸다
Li₁₀GeP₂S₁₂(LGPS)나 Li₇P₃S₁₁, 아지로다이트형 Li₆PS₅Cl 등의 황화물계 고체 전해질 중에는 상온에서 10⁻³~10⁻² S/cm로 유기 전해액(약 10⁻² S/cm)에 필적하는 이온 전도율을 보이는 것이 있습니다. 황화물은 무르고 변형되기 쉬우므로, 분말을 상온에서 가압하기만 해도 입자끼리, 그리고 전극과의 접촉을 확보하기 쉬운 것도 장점입니다. 한편 대기 중의 수분과 반응하여 유독한 황화수소를 내기 쉬우므로 건조한 환경에서 다루어야 합니다. 고온에서 소결하지 않으면 치밀해지지 않는 것은 가넷형 Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO) 등 산화물계의 특징입니다. LLZO는 대기 중에서 비교적 안정하고 리튬 금속과도 잘 반응하지 않는 반면, 단단하여 전극과의 계면을 만들기 어려운 것이 과제입니다.
해설 속의 ‘고체 전해질’
Li₁₀GeP₂S₁₂(LGPS)나 Li₇P₃S₁₁, 아지로다이트형 Li₆PS₅Cl 등의 황화물계 고체 전해질 중에는 상온에서 10⁻³~10⁻² S/cm로 유기 전해액(약 10⁻² S/cm)에 필적하는 이온 전도율을 보이는 것이 있습니다.
전고체 전지에 사용하는 황화물계 고체 전해질에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?고온에서는 이 산소 공공을 통해 O²⁻가 이동하므로, 고체 전해질로서 산소 센서나 고체 산화물 연료 전지(SOFC)에 사용됩니다.
ZrO₂에 Y₂O₃를 고용시킨 안정화 지르코니아(YSZ)가 산화물 이온 전도체가 되는 이유로 옳은 것은 무…그러나 리튬을 흡장하면 부피가 약 3~4배로 팽창하므로, 충방전을 반복하면 입자가 갈라져 전기적으로 고립되고, 새로 드러난 표면에서 전해액이 분해되어 SEI(고체 전해질 계면 피막)가 다시 생기면서 리튬이 소실되어 갑니다.
음극 재료로서의 실리콘(Si)에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
‘고체 전해질’ 관련 문제(3문제)
관련 용어
소결 공공 이론 용량 고분자 전해질 연료 전지 쇼클리-콰이서 한계 스피넬 구조 열전 성능 지수 올리빈 구조 층상 암염 구조