본 기술은 리튬 매트릭스 내부에 리튬친화성 금속 또는 그 산화물 기반의 1차원 나노로드 구조체를 분산시켜, 전극 내부에서 계면 쪽으로 리튬 이온이 보충되는 속도를 높이고 계면 접촉 면적을 안정적으로 유지하는 기술입니다.
리튬 금속 음극은 리튬이 고르지 않게 증착되면서 덴드라이트가 자라고, 전극과 전해질 계면에 보이드가 생기는 문제가 있었습니다. 이로 인해 단락이 발생하고 전지 수명과 에너지 효율이 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 ZnO, TiO2 등 리튬친화성 금속 산화물 나노입자를 리튬 용융온도 이상에서 리튬과 혼합·반응시켜, 산화물 코어와 Li-금속 합금 및 Li2O 쉘로 이루어진 나노로드 구조체를 만들고 이를 리튬 매트릭스 안에 여러 방향으로 분산시키도록 구성됩니다. 길이 방향으로 이온 전도성이 높은 나노로드가 내부 확산 통로가 되어 계면 보이드와 덴드라이트 생성을 함께 줄여 줍니다. 황화물·산화물계 전고체 전지와 액체 전해질 리튬금속전지 양쪽에 적용될 수 있어 고체 계면에서 흔히 생기는 접촉 손실 문제를 음극 내부 구조로 보완할 수 있습니다.
US2025-0105263A1, WO2023-090802A1
