아연 전지 내구성 향상 전해액 첨가제

아연 이온 전지는 차세대 에너지 저장 장치로 유망하지만, 덴드라이트 성장, 수소 발생 반응, 국부적 증착 등의 문제로 상용화에 어려움이 있습니다. 기존의 복잡한 구조 설계나 전해액 개발 방식과 달리, 본 연구에서는 인산글리콜산(PPGA)이라는 ppm 스케일의 전해액 첨가제를 통해 약산성 수계 전해액에서 아연 음극의 고질적인 문제를 해결하고자 했습니다. 아연 표면에 흡착된 PPGA와 인접한 물 분자의 수소 결합 간의 상호작용 덕분에, 25°C의 수계 ZnSO4 전해액에서 아연의 안정적인 스트리핑/증착이 가능했습니다. 그 결과, 1 mA cm-2, 1 mAh cm-2 조건에서 362일, 10 mA cm-2, 1 mAh cm-2 조건에서 350일 동안 안정적인 작동을 달성했습니다. 개념 증명으로, Ah급 Zn||Zn0.25V2O5·nH2O 파우치 전지에서 PPGA의 유효성을 확인했으며, 0.2 A g-1, 25°C에서 용량 손실 없이 250 사이클을 유지했습니다. 또한, Zn||Br2 레독스 흐름 전지에서는 40 mA cm-2, 20 mAh cm-2 조건에서 800시간 이상 작동하며 평균 98%의 쿨롱 효율을 보였는데, 이는 덴드라이트 성장 및 부작용 억제에 기인합니다. 본 연구는 전해액 첨가제 공학 분야의 새로운 지평을 열 것으로 기대됩니다. 아연 전극의 한계를 극복하고 에너지 저장 기술 발전에 기여할 수 있는 효과적인 전략을 제시합니다.