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30th_full paper_고분자 유기골격구조체 기반 전고체전지

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최초등록일 2025.01.25 최종저작일 2023.11
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30th_full paper_고분자 유기골격구조체 기반 전고체전지
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    • 🔬 첨단 고분자 유기골격구조체 기반 전고체전지 기술 소개
    • 💡 리튬 이온 전도성 향상을 위한 혁신적인 접근법 제시
    • 🔋 차세대 배터리 기술의 핵심 연구 내용 포함

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    목차

    1. INTRODUCTION

    2. RESULT AND DISCUSSION
    2.1. Synthesis of the polymer-implanted Li-COFs
    2.2. Effect of the oxygen group of the implanted PEGDA on the Li+ environment in Li-COFs@PX%
    2.3. Interfacial stability of the Li-COFs@P75% with Limetal anodes
    2.4. Exploration of the practical application of LiCOFs@P in ASSLBs

    3. CONCLUSIONS

    4. REFERENCES

    5. EXPERIMENTAL SECTION

    6. SUPPORTING INFORMATION

    본문내용

    Solid organic ion conductors have garnered attention as a promising alternative to the widely investigated inorganic ion conductors in all-solid-state Li batteries (ASSLBs). However, their sluggish Li+ conduction has hindered their practical application. Here, we present polymer-implanted, Li-sulfonated covalent organic frameworks (Li-COFs@P) as a class of solvent-free solid organic single-ion conductor based on ion–dipole interaction. The Li-COFs@P promotes the dissociation and migration of Li+ in one-dimensional directional ionic channels by weakening ion (Li+ dissociated from the COFs)–dipole (oxygen from the implanting poly(ethylene glycol) diacrylate) interaction. Additionally, a single-ion transport behavior is achieved, outperforming those of previously reported solid organic single-ion conductors based on traditional ion–ion interaction. Consequently, the Li-COF@P enables reversible Li plating/stripping on Li-metal anodes and..

    <중 략>

    참고자료

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  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. 고분자 유기골격구조체 (Li-COFs@P)
      고분자 유기골격구조체는 리튬 이온 전지의 전해질 소재로서 매우 유망한 재료입니다. Li-COFs@P는 규칙적인 다공성 구조를 통해 리튬 이온의 효율적인 전달을 가능하게 하며, 유기 골격의 유연성으로 인해 기계적 안정성과 화학적 안정성을 동시에 확보할 수 있습니다. 특히 고분자 매트릭스와의 복합화를 통해 이온 전도도를 향상시키면서도 전극과의 계면 안정성을 개선할 수 있다는 점이 장점입니다. 다만 대규모 합성 공정의 표준화와 비용 절감이 상용화의 주요 과제이며, 장기 사이클 안정성에 대한 추가 연구가 필요합니다.
    • 2. 전고체전지 (All-Solid-State Li Batteries, ASSLBs)
      전고체전지는 차세대 에너지 저장 기술의 핵심으로, 액체 전해질의 안전성 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 기술입니다. 높은 에너지 밀도, 우수한 안전성, 그리고 빠른 충방전 특성으로 인해 전기자동차와 에너지 저장 시스템에 혁신을 가져올 것으로 기대됩니다. 그러나 고체 전해질의 이온 전도도 향상, 전극-전해질 계면 저항 감소, 그리고 대규모 제조 공정 개발이 여전히 해결해야 할 중요한 과제입니다. 향후 5-10년 내 상용화 가능성이 높으며, 이는 배터리 산업의 패러다임 전환을 의미합니다.
    • 3. 리튬 이온 전도성 (Li+ Conduction)
      리튬 이온 전도성은 모든 리튬 이온 전지의 성능을 결정하는 가장 기본적이고 중요한 특성입니다. 이온 전도도의 향상은 전지의 출력 특성, 충방전 속도, 그리고 전체 에너지 효율을 직접적으로 영향을 미칩니다. 고체 전해질에서의 리튬 이온 전도 메커니즘을 이해하고 최적화하는 것은 전고체전지 개발의 핵심입니다. 이온 전도도를 향상시키기 위해서는 재료의 결정 구조, 결함 농도, 그리고 표면 특성을 정밀하게 제어해야 하며, 이는 재료 과학과 전기화학의 융합을 요구합니다.
    • 4. 단일이온 전도체 (Single-Ion Conductor)
      단일이온 전도체는 리튬 이온만 선택적으로 전도하고 음이온은 고정된 구조로 설계된 전해질 재료로, 전고체전지의 성능 향상에 매우 중요합니다. 이러한 설계는 음이온의 이동을 억제함으로써 농도 구배를 완화하고, 전극 표면에서의 불균일한 이온 분포를 개선할 수 있습니다. 결과적으로 쿨롱 효율 향상, 사이클 수명 연장, 그리고 안전성 증대를 기대할 수 있습니다. 다만 단일이온 전도체의 절대 이온 전도도가 여전히 낮다는 점이 주요 제약이며, 이를 극복하기 위한 구조 최적화와 도핑 기술의 개발이 필수적입니다.
  • 자료후기

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      이 문서는 고체 유기 단일 이온 전도체로서 이온-쌍극자 상호작용에 기반한 리튬-술폰화 공유 유기 골격체(Li-COFs@P)를 제시하고 있습니다.
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