| 금속할로겐화물 페로브스카이트재료로 리튬전지 순환 안정성 대폭 향상시켜 | ||
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 중국과학기술대학교 핵화학·재료대학 야오훙빈(姚宏斌) 연구팀은 염소기 금속할로겐화물 페로브스카이트의 넓은 밴드갭, 양호한 막형성성, 간단한 제조 등 비교우위를 충분히 이용하여 금속할로겐화물 페로브스카이트 기반 그래디언트(gradient) 리튬전도층을 개발함으로써 금속리튬 음극과 전해액의 격리를 구현함과 아울러 리튬금속전지의 순환안정성을 대폭 향상시켰다. 해당 성과는 "Nature Communications"에 게재되었다. 금속할로겐화물 페로브스카이트는 밴드갭 조절이 가능하고 결함 허용도가 비교적 높으며 제조가 간단한 등 장점으로 인해 최근 광전연구 분야에서 각광받는 재료로 되었다. 하지만 리튬이온 전도체 리튬-란타늄-티타늄-산소화합물(LLTO)과 유사한 공간구조를 보유한 금속할로겐화물 페로브스카이트재료의 프레임 내 리튬이온 전도 특성 및 관련 응용에 대한 연구는 거의 없다. 연구팀은 스핀코팅법으로 제조한 금속 염소기 페로브스카이트가 리튬 이온을 수용 및 수송하는 특성을 보유함을 발견하였다. 리튬이온은 금속할로겐화물 페로브스카이트의 격자에 삽입될 수 있고 또한 페로브스카이트/기저 계면에서 가역적 합금화/탈합금화 반응이 가능하기에 밑부위에 구성이 독특한 페로브스카이트-합금층 그래디언트 점진변화 구조를 형성할 수 있다. 상기 독특한 구조는 전극 위 리튬이온의 균일 침적/탈리에 유리하다. 뿐만 아니라 연구팀은 간편한 고체상 전사 방법을 개발해, 스핀코팅법으로 제조한 고품질 염소기 페로브스카이트 박막을 리튬 포일 표면에 원위치 전이시켜 그래디언트 구조를 보유한 리튬전도층을 형성함으로써 조밀 리튬금속 침적 및 탈리를 구현함과 아울러 리튬수지상정 성장 및 리튬금속전극의 분말화를 회피하였다. 전기화학적 순환 테스트 결과, 리튬이 결핍하고 전해액이 유한적인 엄격조건에서 100회 순환 후 용량은 여전히 초기의 80% 이상을 유지하였다. 그러나 보호층이 없는 리튬금속전지의 50회 순환 후 용량은 초기의 40%로 감소되었다. 금속할로겐화물 페로브스카이트재료의 리튬금속 음극 계면 리튬전도층에의 최초 응용을 시도한 해당 연구는 신형 고체상태 전해질 설계 및 고성능 리튬금속전지 구축에 실현 가능한 아이디어를 제공하였다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-04/15/content_443295.htm?div=-1 |
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