본 기술은 리튬 금속 음극 표면에 모노머, 리튬염을 포함한 액체 전해질, 무기 입자를 혼합해 중합한 겔 고분자 전해질 보호막을 형성하여, 고체 전해질과의 계면 저항을 낮추고 화학적 반응을 억제하는 기술입니다.
황화물계 고체 전해질은 리튬 금속과의 반응성이 높아 분해되거나 큰 계면 저항을 유발하는 문제가 있었습니다. 계면에 공극(void)이 생기면서 리튬 덴드라이트 성장과 크랙 확장이 일어나 안전성과 수명이 떨어지는 한계도 존재했습니다.
본 기술은 ETPTA 등의 모노머와 리튬염이 용해된 액체 전해질을 ZnO 등 무기 입자와 섞은 뒤 리튬 금속 표면에 도포하고 광중합 또는 열중합하여 균일한 보호막을 형성하도록 구성됩니다. 이 보호막은 리튬 이온 확산 계수를 높이고 전극-전해질 계면 안정성을 크게 강화합니다. 리튬 금속을 음극으로 쓰는 황화물계 전고체 전지와 고에너지 밀도가 요구되는 통신·운송·에너지저장 장치에 적용될 수 있어, 1 ㎛ 이하의 얇은 막만으로 계면 접촉을 유지하며 셀 단락 위험을 낮출 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 단이온전도체 기반 다차원 자유형상 전원 시스템 지원을 통해 개발되었습니다.
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