수소 거품 형판을 이용한 다공성 전극 집전체의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 전극 집전체

수소 거품 형판 전해도금 기반 덴드라이트 억제형 리튬금속전지 다공성 구리 집전체

본 기술은 구리도금 용액에서 과전압을 인가해 발생하는 수소 거품을 형판으로 삼아 다공성 구리 박막을 전착하고, 이를 휘발성 유기용매와 증류수로 번갈아 세척하여 리튬금속전지용 전극 집전체를 제조하는 방법입니다.

리튬금속전지는 3,860 mAh/g의 높은 이론용량을 지니지만 충방전이 반복되면 리튬이 수상 돌기 형태로 자라 dead lithium을 만들거나 분리막을 손상시키는 문제가 있었습니다. 또한 다공성 구리 박막은 기공 속에 남은 도금액과 부산물 때문에 첫 충방전 효율이 낮아지는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 표면적이 넓어진 다공성 구리 박막 위에 리튬이 고르게 증착되거나 기공 내부에서 성장하도록 유도하여 수상 돌기 성장을 억제합니다. 에탄올 등 휘발성 용매와 증류수를 교대로 사용하는 반복 세척으로 미반응 구리 전구체와 오염물을 제거해 초기 충방전 효율을 끌어올립니다. 차세대 리튬금속 이차전지의 음극 집전체 생산 공정에 적용될 수 있어 고용량 전지의 안전성과 수명 확보에 기여합니다.

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Key Features:

• 구리도금 용액에서 전해도금 시 과전압을 인가하여 다공성 구리 박막을 형성하는 단계
• 다공성 구리 박막을 휘발성 유기용매로 세척한 후 증류수와 휘발성 유기용매 순서로 9~19회 반복 세척하는 단계
• 전해도금용 금속염으로 CuSO4, CuCl2, CuI, Cu(NO3)2, CuCN 중 하나 이상의 구리 전구체를 사용하는 다공성 전극 집전체 제조방법
• 전류밀도 1~10 A/cm2와 전하량 1 mC/cm2~100 C/cm2 조건에서 구리판 또는 구리 포일 기판을 작동전극으로 도금하는 리튬금속전지용 집전체

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본 발명은 교육부의 폴리아닐린 담지체 기반 촉매/폴리아닐린 촉매의 개발 및 연료전지에의 적용 지원을 통해 개발되었습니다.

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