고선택적 이온 통로를 갖는 아연 이온 전지용 고분자 전해질

아연 음극의 통제되지 않는 덴드라이트 성장과 유해한 부반응은 수계 아연 이온 전지의 상용화를 저해하는 주요 요인입니다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 고도로 선택적인 이온 수송 채널을 가진 다기능 준고체 고분자 전해질을 개발했습니다. 이 전해질은 폴리아크릴산나트륨, 리튬 마그네슘 실리케이트 및 셀룰로스 나노섬유의 분자 가교를 통해 설계되었습니다. 풍부한 음전하 이온 채널은 Zn2+의 탈용매화 과정을 조절하고 이온 수송을 촉진합니다. 또한, 아연 음극에 현장 형성된 Zn-Mg-Si 중간 엔트로피 합금은 아연 핵 생성 역학을 개선하고 균일한 아연 증착을 가능하게 합니다. 이러한 고분자 전해질의 장점들은 아연 음극이 2400회 주기 동안 평균 99.7%의 쿨롱 효율을 달성하고, 85.6%의 높은 방전 깊이에서도 최대 600시간 동안 가역적인 사이클링을 가능하게 합니다. 결과적으로 Zn || V2O5 전지는 안정적인 장기 사이클링 성능을 보였으며, 파우치 셀은 31.3 mg의 산업 수준 로딩 질량에서 1.13 Ah의 사이클링 용량을 달성했습니다. 본 연구는 아연 이온 전지의 실용화를 위한 핵심적인 전해질 설계 전략을 제시하며, 덴드라이트 성장 억제 및 성능 향상에 기여하여 차세대 에너지 저장 장치 개발에 중요한 발판을 마련했습니다.