전해액

Electrolyte Solution

전해액은 리튬이온 배터리의 양극과 음극 사이에서 리튬이온이 이동할 수 있도록 하는 액체 상태의 전해질이다. 양극재·음극재·분리막과 함께 리튬이온 배터리의 4대 핵심 소재로 꼽힌다.

리튬이온 배터리를 충전하면 리튬이온이 전해액을 통해 양극에서 음극으로 이동하고, 방전할 때는 음극에서 양극으로 이동한다. 전해액의 이온전도도와 화학적·열적 안정성은 배터리의 출력, 충전 속도, 수명, 저온 성능과 안전성 등에 영향을 미친다.

전해액은 일반적으로 리튬염, 유기용매, 첨가제로 구성된다. 리튬염은 리튬이온을 공급하고 이동시키는 역할을 하며, 유기용매는 리튬염을 녹여 이온이 원활하게 이동할 수 있는 환경을 만든다. 첨가제는 전극 표면에 안정적인 보호막을 형성하거나 가스 발생과 전해액 분해를 억제해 배터리의 수명과 안전성을 높이는 역할을 한다. 대표적인 리튬염으로는 LiPF₆(육불화인산리튬)가 사용된다.

전해액은 스마트폰·노트북 등 정보기술(IT) 기기뿐 아니라 전기자동차와 에너지저장장치(ESS)용 리튬이온 배터리에 폭넓게 사용된다. 특히 전기차용 배터리의 고전압화와 급속충전 성능 향상이 중요해지면서 고전압에서도 안정적으로 작동하고 수명과 안전성을 높이는 전해액과 첨가제 기술의 중요성이 커지고 있다.

다만 기존 전해액에는 가연성 유기용매가 사용되기 때문에 고온이나 내부 단락 등 비정상적인 상황에서 화재와 열폭주 위험을 높일 수 있다. 이를 보완하기 위해 난연성·고전압 전해액과 새로운 전해질 소재가 개발되고 있으며, 전고체 전지에서는 액체 전해액을 고체전해질로 대체하는 기술이 연구·개발되고 있다.

엄밀히 말하면 '전해질(Electrolyte)'은 이온을 전달하는 물질을 포괄하는 상위 개념이고, '전해액(Electrolyte Solution)'은 그중 액체 형태의 전해질을 가리킨다. 따라서 경제용어사전에서는 두 표제어를 구분하는 것이 정확하다.