본 기술은 리튬 금속 표면에 2차원 나노 구조의 규소-규소 산화물(Si-SiOx) 복합체 또는 전이금속 산화물을 보호막으로 코팅하는 기술입니다. 이를 통해 리튬의 수지상 성장을 억제하고 리튬과 전해액 사이의 부반응을 방지합니다.
리튬 금속은 반응성이 높아 액체 전해액과 부반응을 일으키고 수지상(dendrite) 성장, 초기 과전압 상승, 화재 및 폭발 위험을 동반하는 문제가 있었습니다. 또한 기존 보호막 형성에 쓰이던 ALD나 UV 공정은 비용이 높고 생산성이 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 시트 형상 규소 산화물에 결정성 규소가 결합된 두께 1~20nm의 대면적 2차원 Si-SiOx 복합체 또는 전이금속 산화물을 바인더와 섞어 슬러리로 만든 뒤 리튬 금속 표면에 코팅하고 건조하도록 구성됩니다. 리튬금속 전지의 음극, 고에너지 밀도 드론 및 전기차 배터리 등에 적용될 수 있어, 고가의 진공 증착 장비 없이 롤 코팅 방식만으로 보호막을 양산할 수 있다는 이점이 있습니다.
본 발명은 미래창조과학부의 유·무기 하이브리드 이온성 액체 전해질 기반 불연성 알칼리 금속 이차 전지 지원을 통해 개발되었습니다.
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