리튬황·나트륨이온 전해액
리튬이온과 뭐가 다른가

글 요약
비교리튬황(Li-S)·나트륨이온 전해액 — 리튬이온과 다른 염·용매·첨가제 조합
핵심리튬황은 LiTFSI+에테르계+LiNO3(셔틀 억제), 나트륨이온은 NaClO4/NaPF6 — 리튬이온 전해액 대체 불가
분야#DodoChem #리튬황 #나트륨이온 #LiNO3 #NaPF6
리튬황 전해액은 카보네이트 대신 LiTFSI+DME:DOL 에테르계에 LiNO3 첨가제를 쓰고, 나트륨이온 전해액은 리튬 대신 나트륨을 옮기기 위해 NaClO4·NaPF6 같은 Na계 염을 씁니다. 둘 다 리튬이온용 전해액을 그대로 대체해 쓸 수는 없습니다.
시리즈 4편 — 3편(용매)에서 다룬 에테르계(DME·DOL)가 실제로 쓰이는 자리가 리튬황입니다. 리튬이온과는 염·용매·첨가제 조합이 통째로 다른 두 계(리튬황·나트륨이온)를 비교합니다. 분리막·바인더는 5편에서 이어집니다.
이럴 때 이 배합
- 리튬황(Li-S) 셀, 표준 스크리닝인 경우 — LS-002(1M LiTFSI in DME:DOL=1:1 + 1% LiNO3)로 시작
- 리튬황에서 셔틀 억제를 더 강하게 보고 싶은 경우 — LS-009(동일 배합 + 2% LiNO3)로 LiNO3 농도 비교 실험
- 나트륨이온 셀, 저온 안정성·SEI 형성이 중요한 경우 — NC-004(1M NaClO4 in EC:PC=1:1 + 5% FEC), 카보네이트계라 리튬이온 조성과 유사한 감각
- 나트륨이온 셀, 에테르계·고전도도 조합이 필요한 경우 — NP-005(1M NaPF6 in DIGLYME=100%)
- 리튬이온용 전해액을 그대로 쓰려는 경우 — 권장하지 않음. 리튬황은 카보네이트가 폴리설파이드를 녹여 성능을 악화시키고, 나트륨이온은 애초에 나트륨을 이동시켜야 해 리튬염으로는 동작하지 않음
실제 배합·규격·안전등급 비교
| 제품 | 용도 | 배합 | 위험문구(H-code) |
|---|---|---|---|
| LS-002 | 리튬황 · Li-Li 대칭셀 | 1M LiTFSI in DME:DOL=1:1 + 1% LiNO3 | H225·H272·H301+H311·H314·H332·H360·H373·H412 |
| LS-009 | 리튬황 · Li-Li 대칭셀 | 1M LiTFSI in DME:DOL=1:1 + 2% LiNO3 | H225·H272·H301+H311·H314·H332·H360·H373·H412 |
| NC-004 | 나트륨이온 | 1M NaClO4 in EC:PC=1:1 + 5% FEC | H272·H302·H315·H319·H335·H373 |
| NP-005 | 나트륨이온 | 1M NaPF6 in DIGLYME=100% | H226·H302+H312+H332·H314·H360 |
배합·규격·위험문구는 실험셋업연구소가 취급하는 DodoChem 제품 페이지(LS-002·LS-009·NC-004·NP-005) 기준. 리튬황 두 제품은 산화성(H272)·생식독성(H360) 코드가 붙어 나트륨이온 계열보다 위험문구 항목이 많음.
리튬황 — 카보네이트 대신 에테르, LiNO3가 핵심 첨가제
- 염은 LiTFSI, 용매는 DME:DOL=1:1 — 리튬이온에서 흔한 EC/EMC 카보네이트 조합을 쓰지 않음
- 카보네이트는 리튬황 반응 중간생성물인 폴리설파이드를 잘 녹여 셔틀 현상을 악화시키는 것으로 보고되어 있어, 대신 폴리설파이드 용해도가 낮은 에테르계(DME·DOL)를 사용
- LiNO3는 리튬 금속 음극 표면에 안정적인 SEI를 형성해 셔틀 부반응을 억제하는 첨가제로 보고됨 — LS-002(1%)와 LS-009(2%)의 차이는 이 LiNO3 농도
나트륨이온 — 염은 다르지만 삽입 반응 원리는 유사
- 나트륨이온 전지는 리튬이온과 같은 삽입 반응 원리로 동작하되 리튬 대신 나트륨을 이동 — 그래서 염도 Na계(NaClO4·NaPF6)를 사용
- NaClO4는 저렴하지만 산화성(H272)이 있어 취급 시 MSDS 확인 필수
- NaPF6은 리튬이온의 LiPF6과 유사한 위치의 표준 염 — NP-005는 DIGLYME(에테르계) 100%에 녹인 배합
- FEC(불소화 에틸렌카보네이트) 첨가제는 SEI 안정화 역할로 리튬이온·나트륨이온 양쪽에서 흔히 쓰임 — NC-004는 5% FEC 포함
DodoChem은 칼륨이온(K-ion) 전해액(KP-001)도 소량 취급 — 나트륨이온과 마찬가지로 리튬이온 대체 후보로 연구되는 계이며, 세부 배합은 문의 시 확인.
구매 전 확인할 안전·취급 사항
DodoChem 제품 페이지에 명시된 사항
- 리튬황 두 제품(LS-002·LS-009)은 산화성(H272)·생식독성(H360)까지 포함해 위험문구가 9개로 이 시리즈에서 가장 많음
- NP-005도 생식독성 H360이 붙는 반면 NC-004는 H360 없음 — 나트륨이온 두 제품도 안전등급이 동일하지 않음
- 전 품목 알루미늄 병 밀봉 포장, 규격 50 g~1000 g 5종
일반적으로 권장되는 취급 관행 (DodoChem 고유 규정 아님)
- 수분 민감 품목 — 아르곤 글러브박스 개봉·취급, 밀봉 재포장
- LiNO3 wt%, 염 종류(NaClO4 vs NaPF6)처럼 배합 변수가 많은 만큼 문의 시 숫자로 특정해 정확한 제품 코드로 안내받기
- 생식독성(H360) 코드가 붙은 품목(LS-002·LS-009·NP-005)은 특히 보호구 착용·환기 관리
자주 묻는 질문
Q. 리튬황 전해액에 LiNO3가 왜 필요한가요?
LiNO3는 리튬 금속 음극 표면에 안정적인 SEI를 형성해, 용해된 폴리설파이드가 음극을 오가며 용량을 갉아먹는 셔틀 현상을 억제하는 첨가제로 보고되어 있습니다. LS-002는 1%, LS-009는 2% LiNO3로 배합이 다릅니다.
Q. 나트륨이온 전해액도 리튬이온처럼 수분에 민감한가요?
네. NaClO4·NaPF6 모두 리튬염과 마찬가지로 수분에 민감한 품목이라 Ar 글러브박스 취급과 밀봉 보관이 권장됩니다.
Q. 리튬이온용 전해액을 리튬황이나 나트륨이온 셀에 그대로 써도 되나요?
권장하지 않습니다. 리튬황은 카보네이트 용매가 폴리설파이드를 녹여 성능을 악화시키고, 나트륨이온은 애초에 나트륨을 이동시켜야 하므로 리튬염 전해액으로는 동작하지 않습니다. 전지 종류에 맞는 염·용매 조합을 선택해야 합니다.
어떤 전지 종류인지 알려주시면 맞는 배합을 안내해 드립니다
리튬황(LiNO3 wt%)이나 나트륨이온(염 종류·FEC 여부) 중 필요한 조건을 알려주시면 견적으로 안내해 드립니다.
전해액 배합 상담하기 →참고
배합·규격·위험문구(H-code)는 실험셋업연구소가 취급하는 DodoChem LS-002·LS-009·NC-004·NP-005 제품 페이지 기준입니다.LiNO3의 SEI 안정화·셔틀 억제 역할은 다음 문헌을 참고했습니다 — Zhang, S. S. "Role of LiNO3 in rechargeable lithium/sulfur battery." Electrochimica Acta, 2012. 나트륨이온 전해질 설계 일반론은 Ponrouch, A. et al. "Towards high energy density sodium ion batteries through electrolyte optimization." Energy Environ. Sci. 2013, 6(8), 2361–2369. DOI: 10.1039/C3EE41379A
구체적 성능은 셀 조건에 따라 달라질 수 있습니다.