본 기술은 금속-황 이차전지의 분리막 양면에 그래핀 등의 탄소입자층과 금속산화물 기반 무기입자층을 비대칭으로 코팅하여, 양극 쪽의 전기전도성 향상과 음극 쪽의 물리적 보호 기능을 한 장의 분리막에서 동시에 구현하는 기술입니다.
금속 음극을 쓰는 전지는 수지상 결정(덴드라이트)이 자라 단락으로 이어질 위험이 있었습니다. 동시에 황 함유 양극에서 생긴 폴리설파이드가 음극으로 이동하는 셔틀링 현상 때문에 성능이 빠르게 저하되는 문제가 있었습니다.
본 기술은 절연성 다공체 기재의 양극 방향 면에는 그래핀 입자와 바인더로 된 탄소입자층을, 음극 방향 면에는 금속산화물 나노입자와 바인더로 된 무기입자층을 각각 2:1~8:1 중량비로 코팅하도록 구성됩니다. 탄소입자층의 마이크로·나노 복합 기공이 폴리설파이드를 양극 쪽에 붙잡아 두고, 무기입자층은 덴드라이트의 관통을 막아 줍니다. 리튬-황, 나트륨-황 등 금속-황 계열 전지와 장주기 에너지저장 셀에 적용될 수 있어 양극과 음극의 서로 다른 열화 요인을 분리막 하나로 함께 다스릴 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 인터페이스 최적화 맞춤형 rod-shape 이차전지소재 원천 및 상용화기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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