나노기술 및 정책 정보

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● 엄광섭 교수(광주과학기술원) 연구팀은 전기화학 증착법을 통해 나노와이어 형태의 복합체를 8분 만에 음극에 형성하여 다중 무기 고체전해질 계면(SEI)층을 구현함으로써 고에너지 리튬금속전지의 고질적 문제를 해결하고 충·방전 내구성을 획기적으로 향상한 기술을 개발

● 연구팀은 일반적으로 사용되는 단일 성분 고체전해질 계면층과 달리, 다중 무기 고체전해질 계면층은 염화리튬(LiCl)등 세 가지 주요 성분의 상호작용을 통해 시너지 효과를 나타내며, 이를 통해 리튬금속전지의 고질적 문제인 리튬 덴드라이트(수지상 성장) 형성을 억제하고, 충·방전 성능과 안정성을 획기적으로 개선할 방법을 제시

● 연구팀은 이 과정에서 생성된 다중 무기 고체 전해질 계면층은 리튬의 균일한 전착을 유도하며 리튬의 확산을 원활하게 해서 전지의 긴 수명을 보장하며, 기존 리튬금속전지보다 2.2배 낮은 고체 전해질 계면저항과 약 7배 높은 리튬 이온 확산 속도를 확인

● 또한, 연구팀은 리튬금속전지의 대칭셀 수명을 1,000시간 이상 연장시켰으며 리튬인산철(LFP) 양극 기반의 완전셀에서는 초기 140 사이클에서 용량 보유율이 30% 향상시키는데 성공

● 본 연구는 리튬금속전지가 상용화에 걸림돌이 되고 있는 불균형한 덴드라이트 형성의 문제를 빠르고 간단한 전기화학적 처리법으로 해결하는 새로운 대안을 제시하였고 다양한 금속 음극을 사용하고자 하는 차세대 배터리들에도 적용할 수 있을 것으로 전망

Chemical Engineering Journal (2024.11.27.), Construction of robust solid electrolyte interface using [Cu(SCN2H4)n]Cl nanowires for stable lithium metal anodes