본 기술은 리튬을 밀어내는 2차원 나노탄소 멤브레인과 그 한쪽 면에 형성된 로드 형태의 리튬친화적 3차원 촉매로 음극재를 구성하여, 리튬 이온이 멤브레인의 홀을 지나 집전체와 멤브레인 사이 공간에서만 증착되도록 함으로써 덴드라이트 성장을 물리적으로 억제하는 구조입니다.
리튬 금속 음극은 사이클이 반복될수록 덴드라이트가 자라 분리막을 뚫고 내부 단락을 일으킬 위험이 있었습니다. 리튬이 고르지 않게 전착되고 탈리되면서 수명이 짧아지고 폭발 위험까지 커지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 입경 50~1000nm의 홀이 여러 개 뚫린 그래핀 등 2차원 나노탄소 멤브레인의 한쪽 면에 산화아연(ZnO) 등의 금속산화물이나 금속으로 된 3차원 로드형 촉매를 수열합성으로 성장시키고, 이 촉매 면이 집전체를 향하도록 배치하도록 구성됩니다. 그 결과 리튬은 멤브레인 바깥이 아닌 멤브레인과 집전체 사이 공간에서만 전착·탈리됩니다. 리튬금속 전지, 무음극형 셀, 고출력 드론용 배터리 등에 적용될 수 있어 리튬이 자랄 자리를 미리 정해 두는 방식으로 분리막 관통을 원천적으로 피할 수 있습니다.
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