광주과학기술원 연구팀이 질산마그네슘과 유연한 고분자 소재 PVDF-HFP를 결합한 용액을 리튬금속 표면에 코팅해 2~3㎛ 두께의 보호층을 형성하는 기술을 개발했다. 이 보호층은 충·방전 시 발생하는 불규칙한 리튬 성장과 부피 변화로 인한 손상을 줄여준다. 보호층을 적용한 전지는 250회 충·방전 동안 평균 94%의 쿨롱 효율을 보여, 보호층이 없는 전지(120회, 평균 92%)보다 안정적이었고 파우치형 전지에서도 70회 이상 안정적인 충·방전을 확인했다. 리튬이온전지의 흑연 음극보다 이론적 용량이 큰 리튬금속 음극의 안정성을 높이는 실험실 수준의 결과다.
핵심
- 질산마그네슘과 PVDF-HFP를 결합해 머리카락 굵기의 약 30분의 1인 2~3㎛ 두께 보호층 형성
- 보호층 적용 전극은 리튬이 균일하게 쌓이고 형태가 유지됐으나 미적용 전극은 불균일 성장 확인
- 쿨롱 효율이 보호층 적용 시 250회 평균 94%, 미적용 시 120회 평균 92%로 나타남
- 실제 전지 형태와 유사한 파우치형 전지에서도 70회 이상 안정적 충·방전 성능 검증
원문이 밝힌 한계
- 연구팀은 보호층의 제조 공정과 장기 내구성을 추가로 검증할 필요가 있다고 밝혔다
원문 · 전자신문 — GIST, 간단한 코팅으로 수명·안정성 높인 차세대 리튬금속전지 개발
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