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30th_abstract_고분자 유기골격구조체 기반 전고체전지

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최초등록일 2025.01.25 최종저작일 2023.09
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30th_abstract_고분자 유기골격구조체 기반 전고체전지
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    • 🔋 차세대 전고체전지 기술의 혁신적 접근법 제시
    • 🧪 리튬 이온 전도성을 획기적으로 개선한 새로운 방법론
    • 🔬 고분자 유기골격구조체의 독창적인 이온 전도 메커니즘 소개

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    목차

    1. INTRODUCTION
    2. EXPERIMENT
    3. CONCLUSION

    본문내용

    Solvent-free organic ion conductors have garnered attention in all-solid-state Li batteries (ASSLBs) as a promising alternative to the widely investigated inorganic ion conductors. However, their sluggish Li+ conduction, which mainly stems from strong ion (Li+ )–ion (tethered counter anion) interaction, poses a formidable challenge to practical application.

    참고자료

    · Kim, H. J. et al. Ionoelastomer junctions between polymer networks of fixed anions and cations. Science 367, 773–776 (2020).
    · Meng, Y. S. et al. Liquefied gas electrolytes for electrochemical energy storage devices. Science 356, eaal4263 (2017).
    · Meng, Y. S. et al. Quantifying inactive lithium in lithium metal batteries. Nature 572, 511–515 (2019).
    · Xu, K. et al. Before Li Ion Batteries. Chem. Rev. 118, 11433 (2018).
  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. 공유유기골격구조체(COF) 기반 고체전해질
      공유유기골격구조체(COF) 기반 고체전해질은 차세대 배터리 기술의 유망한 후보로 평가됩니다. COF의 다공성 구조와 설계 가능성은 이온 전도도를 향상시킬 수 있는 큰 장점입니다. 특히 유기 재료의 가벼움과 유연성은 기존 무기 고체전해질의 한계를 극복할 수 있습니다. 다만 기계적 강도, 열적 안정성, 그리고 대규모 합성의 경제성 측면에서 개선이 필요합니다. COF 기반 고체전해질의 상용화를 위해서는 이온 전도도와 물리적 특성의 균형을 맞추는 연구가 중요하며, 장기적으로는 매우 가치 있는 연구 방향이라고 봅니다.
    • 2. 전고체리튬금속전지(ASSLB) 성능
      전고체리튬금속전지(ASSLB)는 높은 에너지 밀도와 안전성으로 인해 전기자동차와 에너지저장장치 분야에서 혁신적인 기술입니다. 리튬금속 음극의 높은 비용량과 고체전해질의 우수한 안전성은 기존 액체 전해질 배터리의 한계를 극복합니다. 그러나 계면 저항, 리튬 덴드라이트 형성, 그리고 사이클 수명 문제는 여전히 해결해야 할 과제입니다. ASSLB의 성능 향상을 위해서는 고체전해질의 이온 전도도 증대, 계면 안정성 개선, 그리고 신뢰할 수 있는 제조 공정 개발이 필수적입니다. 이러한 기술적 진전이 이루어진다면 미래 에너지 저장 시스템의 핵심 기술이 될 것으로 예상됩니다.
    • 3. 이온전도 메커니즘 및 특성
      이온전도 메커니즘의 이해는 고성능 고체전해질 개발의 기초입니다. 고체전해질에서 리튬 이온의 이동은 결정 구조, 결함, 그리고 계면 특성에 의해 크게 영향을 받습니다. 다양한 분석 기법(임피던스 분광법, 분자동역학 시뮬레이션 등)을 통해 이온전도 메커니즘을 규명하는 것이 중요합니다. 특히 고체전해질 내 이온 이동 경로, 활성화 에너지, 그리고 온도 의존성을 정확히 파악하면 재료 설계를 최적화할 수 있습니다. 이온전도 특성의 향상은 배터리 성능 개선의 직접적인 경로이므로, 기초 연구와 응용 연구의 연계가 매우 중요하다고 판단됩니다.
    • 4. 상용 음극재 적용 및 안정성
      상용 음극재(흑연 등)를 전고체리튬금속전지에 적용하는 것은 기술 상용화의 현실적 접근입니다. 기존 음극재와 고체전해질 간의 계면 호환성, 부피 변화에 따른 응력, 그리고 화학적 반응성은 안정성을 위협하는 주요 요소입니다. 상용 음극재 적용 시 계면 코팅, 전해질 첨가제, 그리고 구조 설계를 통해 안정성을 확보할 수 있습니다. 다만 리튬금속 음극의 높은 용량 이점을 충분히 활용하지 못할 수 있다는 한계가 있습니다. 따라서 상용 음극재와 리튬금속 음극의 장점을 결합한 하이브리드 접근법이나 점진적 전환 전략이 현실적이며, 이를 통해 안정성과 성능의 균형을 맞추는 것이 중요합니다.
  • 자료후기

      Ai 리뷰
      리튬 금속 배터리의 안정적인 작동을 위한 유기 단일 이온 전도체의 개발을 보여주는 혁신적인 연구입니다.
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