나노기술 및 정책 정보

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● 김원배 교수(포항공대) 연구팀은 실리콘 음극재에 전도성 고분자를 도입해 고속 충전이 가능하면서도 고용량과 안정성을 유지하는 배터리 소재를 개발

● 연구팀은 p-톨루엔설폰산(p-toluenesulfonic acid)이 도핑된 폴리아닐린(polyaniline)을 사용해 인공 SEI(고체 전해질막)를 만들고, 음극 표면에 부착

● 해당 고분자층은 층상 구조로 이루어져 있어 층마다 리튬 이온을 저장할 수 있고 강력한 수소 결합을 통해 음극의 표면에 균일한 피막을 형성하여, 이후 인공 SEI와 자연 SEI가 통합된 전도성 고분자층을 형성

● 연구팀의 통합 SEI는 높은 전류 밀도 10A/g에서 배터리 용량 570mAh/g을 달성하고, 고속 충전 조건에서 250여 회 작동한 후에도 상용화된 음극재가 포함된 배터리 대비 최소 400% 이상의 높은 에너지 용량을 유지

● 본 연구는 전도성 고분자층을 고에너지 밀도 Si 음극에 사용할 수 있음을 입증하였으며, 연구팀은 후속 연구를 통해 전기차 주행거리와 내구성, 충전 속도 모두 개선하는 연구를 이어갈 계획

Journal of Energy Chemistry (2024.07.08.), Lamellar sulfonated acid polymer-initiated in situ construction of robust LiF-rich SEI enabling superior charge transport for ultrastable and fast charging silicon anodes