음극용 전극 구조체, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 이차 전지

Me3EtNOTF 분해 개시제로 ZnS·ZnF 페시베이션층을 형성한 아연 음극 구조체

본 기술은 아연 등 금속 기판의 표면을 황(S)과 불소(F) 소스가 포함된 혼합 용액으로 처리하여 비정질 ZnS와 ZnF를 포함하는 페시베이션층을 만들고, 이를 통해 SEI층 형성을 유도해 이차 전지의 효율, 용량, 수명을 향상시키는 기술입니다.

이차 전지, 특히 금속 공기 전지는 충방전 효율이 낮고 안정성이 부족한 문제가 있었습니다. 또한 전극 표면에서 SEI층이 불안정하게 형성되어 성능이 쉽게 저하되는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 Me3EtNOTF(분해 개시제)와 Zn(OTF)2, Zn(TFSI)2, Zn(FSI) 등의 아연염을 포함한 반응액에 금속 기판을 침지하여 표면을 개질하도록 구성됩니다. 필요한 경우 습식 처리나 임프린팅으로 표면에 오목부를 형성해 유연성과 기계적 특성을 조절할 수도 있습니다. 아연-공기 전지, 수계 아연이온 전지, 유연 전극이 필요한 휴대형 전원 등에 적용될 수 있어 별도의 코팅 장비 없이 침지만으로 안정한 계면 보호막을 갖춘 음극을 얻을 수 있습니다.

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Key Features:

• 트리메틸에틸 암모늄 하이드록사이드와 아세토니트릴 혼합물에 메틸 트리플루오로메탄설포네이트를 첨가해 Me3EtNOTF를 제조하는 단계
• Zn(OTF)2, Zn(TFSI)2, Zn(FSI)를 용매에 분산하고 Me3EtNOTF를 첨가하여 혼합 용액을 제조하는 단계
• 혼합 용액에 금속 기판을 침지하여 Zn, S, F를 포함하는 페시베이션층을 기판 위에 형성하는 단계
• 혼합 용액 침지 전에 금속 기판을 습식 처리 또는 임프린팅하여 표면에 복수의 오목부를 형성하는 단계

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본 발명은 과학기술정보통신부의 유기계 Superionic Plastic Crystal 신물질 설계를 통한 고에너지밀도의 soft materials platform개발 지원을 통해 개발되었습니다.

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