나노기술 및 정책 정보

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● 김동완 교수(고려대) 연구팀은 금속 부식 방지 특화 소재와 친아연성 금속 막을 활용하여 친환경 수계 아연 금속 이차전지의 수명, 성능 및 아연 활용률을 향상시킬 수 있는 기능성 음극 기능성 층을 개발

● 연구팀은 아연 금속 음극의 부반응 억제와 균일한 아연 증착을 동시에 해결하기 위해 ex-situ 방식으로는 경쟁적인 수소 발생 반응 저항성 Zn2SiO4 물질과 이온 채널을 확보할 수 있는 카본 나노튜브의 혼합비를 최적화 후, 손쉬운 블레이드 코팅방식을 적용해 아연 금속을 층 하부로 유도할 수 있는 기능성 층을 개발

● 또한, in-situ 방식으로는 아연 금속의 결정면에 따른 화학적 반응성 차이를 활용해 수소 발생 반응 저항성과 아연 친화성이 높은 주석 금속을 자발적인 이온 교환반응을 통해 3차원 형상의 기능성 주석 금속층을 개발했고, 해당 기능성 층을 통해 아연의 수지상과 부반응을 억제할 수 있는 안정적인 아연 결정면으로의 아연 증착을 유도

● 연구팀은 이렇게 개발한 다기능성 층에서 높은 아연 가용 용량(Depth of discharge: ~51.24%)과 높은 전류 밀도 (20 mA/cm2)에서도 안정적인 아연 금속 음극의 구동을 확인했으며, 다양한 실험적 데이터와 계산화학 결과의 유기적인 연결을 통해 이러한 기능성 층의 안정적인 아연 증착과 부반응 억제 거동에 대한 복합 메커니즘을 규명

Advanced Materials (2023.11.10.), Designing Chemically Replaced Interfacial Layer via Unveiling the Influence of Zn Crystal Facets for Practical Zn-Metal Anodes

Advanced Energy Materials (2023.11.29.), Fortifying Zinc Metal Anodes against Uncontrollable Side-Reactions and Dendrite Growth for Practical Aqueous Zinc Ion Batteries: A Novel Composition of Anti-Corrosive and Zn2+ Regulating Artificial Protective Layer