본 기술은 할로겐 이온을 매개로 암모늄 이온을 셀룰로스 나노 섬유에 결합시킨 뒤, 잔류 할로겐 이온을 수산화 이온으로 교환하여 이온 전도도와 기계적 물성을 함께 확보한 셀룰로스 기반 고체 전해질 제조 기술입니다.
기존 겔 고분자 전해질은 이온 전도도를 높이려고 액체 함량을 늘리면 기계적 물성이 떨어지고, 강도를 보강하려고 고분자 함량을 늘리면 이온 전도도가 낮아지는 상충 관계(Trade-off)를 벗어나기 어려운 문제가 있었습니다.
본 기술은 셀룰로스 나노 섬유를 암모늄 이온과 염소 이온(Cl-)이 존재하는 용매에서 처리해 암모늄 이온을 섬유 표면에 안정적으로 결합시키고, K+ 같은 제1 금속 양이온을 활용해 수산화 이온(OH-)으로의 이온 교환 효율을 높이도록 구성됩니다. 아연-공기 전지 등 금속-공기 전지와 플렉서블 웨어러블 전원의 전해질 막에 적용될 수 있어, 바이오매스 유래 소재로 누액 걱정 없는 유연한 셀을 설계할 수 있는 장점이 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 태양광-폐열 에너지 융합 고전력 Pt-free 광전기화학-열전 융합소자 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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