나노기술 및 정책 정보

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● 중국과학원 화학연구소의 완리쥔 연구원 연구팀이 습식용액 합성을 통해 나노스케일 정밀도의 전고체전지 음극 및 고체전해질 계면을 저비용으로 간단하게 설계할 수 있는 리간드 증착 공법을 개발

● 최근 전고체전지(SSB)가 높은 안정성과 에너지밀도에 힘입어 리튬이온전지(LIB)의 대체품으로 주목받고 있지만, 고체전해질(SSE)과 전극 계면의 불안정성은 전고체전지 상용화의 최대 걸림돌

● 문제를 해결하기 위한 효과적인 방법은 전극과 전해질 표면에 나노필름 중간층을 삽입하는 것이지만, 해당 기술은 아직까지 한 번에 원자층을 한 겹밖에 쌓아 올리지 못하느 증착 기술에 크게 의존하고 있어 에너지 소모가 크며 시간이 오래 걸리는 단점을 보유

● 하지만, 연구팀이 개발한 공법은 기능성 화합물인 폴리아크릴산으로 표면 반응을 제어하여 금속 전구체 물질의 분포와 분해를 조절함으로써 갈라짐이 없고 균일성과 유연성이 높은 다양한 나노구조 금속산화물 필름을 만들어내는 방식

● 이렇게 만들어낸 나노구조 금속산화물 필름으로 나노스케일 정밀도의 전고체전지 전극·고체전해질 계면 설계가 가능

● 특히, 해당 공법은 저가 원재료를 활용하여 MgO, Fe₂O₃, ZnO, TiO₂, SnO₂, ZrO₂, Nb₂O₅, HfO₂, CeO₂ 등 유연성이 높은 여러 가지 나노구조 금속산화물 필름을 간단하게 생산 가능하다는 장점을 보유

● 해당 연구 성과에 기반하여 제조한 양극 소재를 적용한 전지의 가역 용량은 201.5mAhg-1에 달하였으며, 기존의 기상 증착기술을 대체하여 전고체전지 수명을 효과적으로 연장시킬 수 있는 경제적이고 실용적인 솔루션으로 평가

※ 용어설명

- 리간드(ligand): 수용체와 결합하는 약제, 항체, 호르몬 등의 분자

※ Journal of the American Chemical Society 게재(2022.01.26.),“Coordination-Assisted Precise Construction of Metal Oxide Nanofilms for High-Performance Solid-State Batteries”