내부 자기장이 아연-유기 전지의 용량 유지율 향상

리튬 이온 배터리(LIB)의 자원 가용성, 비용, 지속가능성 문제를 해결하기 위해 대안 개발이 필수적이다. 수계 아연 이온 배터리(AZIB)는 저렴한 비용, 쉬운 제조, 고유한 안전성, 풍부한 재료, 재활용성 및 높은 이론적 비 용량으로 인해 유망한 대안으로 주목받고 있다. 그러나 덴드라이트 형성, 계면 불안정성, 용량 감소로 인해 실용화에 어려움이 있다. 본 연구에서는 퀴논계 유기 음극재인 PCTB(poly(2-chloro-3,5,6-trisulfide-1,4-benzoquinone))를 사용하는 AZIB의 전기화학적 성능을 향상시키기 위해 수동적이고 에너지 입력이 없는 내부 자기장 활용 전략을 탐구했다. 스웨이지록(Swagelok) 형태의 AZIB에 내부 자기장을 적용하여 여러 전기화학적 성능 지표를 개선했다. 특히, 50 mT 내부 자기장 하에서 작동하는 전지는 전하 전달 저항이 약 80% 감소했으며(0 mT 대비), 1C에서 250 사이클 후 비 방전 용량이 16.4% 증가하고 용량 유지율이 향상되었다. 전기화학 임피던스 분광법, 정전류 사이클링 및 사이클 후 구조 분석 결과, 자기장 유도 자기유체역학적(MHD) 효과가 아연 증착의 균일성을 높이고 계면 안정성을 개선하는 데 기여하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 내부 자기장이 추가 재료나 에너지 입력 없이도 유기 음극을 사용하는 AZIB의 성능을 향상시키는 효율적이고 확장 가능한 전략이 될 수 있음을 보여준다.