코팅층이 형성된 집전체, 이를 포함하는 무음극 리튬 전지 및 상기 집전체의 제조방법

NIPS 나노다공성 나노셀룰로오스 코팅으로 균일 리튬 전착을 유도한 무음극 집전체

본 기술은 집전 기재 위에 비용매 유도 상분리(NIPS) 공법으로 나노다공성 나노셀룰로오스 코팅층을 형성하여, 균일한 리튬 전착을 유도하고 리튬 이온 전도도와 계면 안정성을 높이는 기술입니다.

기존 리튬 금속 음극은 덴드라이트 성장, 낮은 가역성, 부피 팽창 문제를 안고 있었습니다. 특히 무음극 시스템에서는 초기 리튬 핵 생성 단계의 전착·탈착 효율이 낮아 수명이 빠르게 저하되는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 TEMPO 산화 나노셀룰로오스와 Li+ 등 짝양이온을 갖는 작용기를 포함한 5μm 이하의 박막 코팅층을 집전체에 도입하고, 비용매를 활용한 NIPS 공법으로 다공성 구조를 만들어 전해액 함침성을 높이도록 구성됩니다. 리튬과의 계면 안정성이 강화되어 덴드라이트 성장이 억제됩니다. 음극 활물질 없이 구리 집전체만으로 셀을 구성하는 무음극 리튬 금속 전지와 부피당 에너지가 중요한 스마트폰·전기차 배터리에 적용될 수 있어, 친환경 바이오 소재를 활용하면서 초기 리튬 손실을 줄이는 이점이 있습니다.

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Key Features:

• 구리, 니켈, 스테인리스 스틸 등 1종 이상의 금속으로 이루어져 코팅층을 지지하는 집전 기재
• 집전 기재 상에 형성되고 나노다공성 구조를 가지며 나노셀룰로오스를 포함하는 5 μm 이하 두께의 코팅층
• 히드록시기, 카복실기 등 작용기와 H+, Li+, Na+ 등 짝양이온을 포함하는 셀룰로오스 나노섬유 또는 나노크리스탈
• 나노셀룰로오스 코팅층이 형성된 집전 기재를 비용매에 침지하여 나노다공성 구조를 형성하는 단계

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