본 기술은 리튬 금속 음극 표면에 볼록부와 오목부를 형성하고, 볼록부 위에만 리튬 비반응성 물질로 된 베리어층을 선택적으로 형성하여 리튬 이온의 인터칼레이션과 디인터칼레이션이 오목부에서 집중적으로 일어나도록 유도하는 기술입니다.
리튬 금속 음극을 사용할 경우 표면에서 리튬이 불균일하게 전착되어 덴드라이트가 성장하는 문제가 있었습니다. 그 결과 전지 수명이 단축되고 신뢰성이 저하되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 마스터 기판을 이용한 전사 공정으로 리튬 베이스 전극 표면에 볼록부와 오목부를 구현하고, 볼록부에만 고분자, 산화물, 금속 등 리튬 비반응성 물질을 배치해 전기화학 반응 부위를 오목부로 한정하며, 오목부 표면에 요철을 추가로 형성해 리튬 증착 균일성을 높이도록 구성됩니다. 이 방식은 리튬 금속 전지, 리튬-황 전지, 무음극 전지의 음극 표면 처리 공정에 적용될 수 있어 별도 리소그래피 없이 한 번의 접합 공정으로 패턴과 보호층을 동시에 만들 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 덴드라이트 억제를 위한 이온분포제어형 전해질 및 미세패턴 전극기술 기반 리튬 금속 이차전지 기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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