2차 전지의 성능과 수명을 개선하는 것은 배터리 개발에 있어서 중요한 과제입니다. 이 과제를 해결하는 데 있어 중요한 요소로 ‘SEI’라는 용어가 언급되고 있는데요. 배터리의 성능과 수명에 영향을 미칠 만큼 중요한 역할을 하고 있는 ‘SEI’란 과연 무엇일까요?
SEI란?
SEI는 배터리 제조 후 처음으로 충전할 때 음극재 표면에 생기는 얇은 막을 가리킵니다. 배터리를 충전하면 배터리 내 리튬 이온이 음극으로 이동하게 되고, 그 과정에서 전해질에 있던 물질들이 처음으로 전기분해될 때 생기는 화학 반응으로 음극재 표면에 고체막이 생성되죠. 바로 이 고체막을 ‘SEI(Solid Electrolyte Interphase)’라고 부릅니다.
배터리의 작동 원리
SEI의 역할을 제대로 알기 위해서는 먼저 배터리의 작동 원리를 이해해야 하는데요. 배터리의 에너지는 리튬 이온이 양극과 음극을 오가면서 만들어지게 됩니다. 우리가 일상생활에서 전자기기를 사용하기 위해 하는 ‘충전’이란 ‘리튬 이온’과 ‘전자’가 ‘양극’에서 ‘음극’으로 이동하는 현상을 의미하는데요. 충전을 하면 배터리 내 ‘전자’는 외부 회로로, ‘리튬 이온’은 전해질로, 서로 다른 통로를 통해 ‘양극’에서 ‘음극’으로 이동하게 됩니다.
SEI의 역할
배터리 충전을 위해 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동하는 과정에서, SEI는 리튬 이온이 이동하는 길인 ‘전해질’의 추가 분해 반응을 방지하고 리튬 이온만이 전해질을 이동할 수 있도록 만들어 줍니다. 즉, 리튬 이온이 이동하는 길인 ‘전해질’을 지키며 배터리 내에서 또 다른 분리막 역할을 하는 것이죠. SEI가 제 역할을 하기 위해서는 알맞은 피막을 형성하는 것이 무엇보다 중요한데요. 그렇지 않으면 리튬 이온을 수송하고 배터리의 분리막 역할을 하는 SEI의 순기능이 약화되면서 결국 배터리의 수명과 성능에 영향을 끼칠 수 있기 때문이죠.
이처럼 SEI는 배터리의 수명과 성능에 영향을 끼치는 중요한 요소이지만 우리에게는 접하기 힘들었던 생소한 용어였죠. 이제 SEI에 대해 자세히 알아보았으니, 배터리 관련 뉴스나 자료에서 이 단어를 본다면 더 쉽게 이해하실 수 있겠죠? 우리가 평소 전자기기를 충전하는 과정 속에서 ‘SEI’가 작지만 중요한 역할을 수행하고 있다는 사실을 꼭 기억해 주세요.