나트륨 이온 배터리의 하드 카본 음극은 불안정한 고체-전해질 계면(SEI) 형성으로 인해 낮은 초기 쿨롱 효율과 열악한 사이클 안정성을 겪는다. 본 연구는 분자 수준의 표면 설계를 통해 전해액 벌크에서 하드 카본 계면으로 음이온의 상향식 플럭스를 능동적으로 조절하는 방법을 제시한다.
카본 표면에 피리딘-N과 카르보닐 그룹의 시너지 효과를 내는 쌍을 도입하여 기능적으로 차별화된 미세 환경을 조성했다. 피리딘-N은 PF6- 음이온을 선택적으로 고정하고, 카르보닐은 용매 분자를 밀어낸다. 이 이중 기능은 계면으로 음이온의 지속적인 역 …
바이오매스 기반 경질 탄소(HC)는 무질서한 구조와 풍부한 미세 기공 덕분에 나트륨 이온 배터리의 유망한 음극 후보 물질입니다. 본 연구는 1300 °C에서 탄화된 면화대 기반 경질 탄소에 세 가지 화학적 산화 전략(NaClO, H2SO4, H2O2+NaOH)을 체계적으로 적용하여 그 영향을 탐구했습니다.
NaClO 처리 샘플은 0.1 C에서 330.2 mAh g−1의 높은 방전 용량, 81.7%의 높은 초기 쿨롱 효율(ICE), 그리고 2 C에서 1000 사이클 후 81.9%의 용량 유지율(226.0에서 185.1 mAh g−1…
나트륨 이온 배터리(SIBs)는 저렴한 비용과 풍부한 나트륨 자원으로 인해 리튬 이온 배터리의 유망한 대안으로 주목받고 있습니다. 이온 수송 매개체인 전해질은 SIBs의 전기화학적 성능을 결정하는 핵심 요소이며, 현재 유기, 수계, 이온성 액체, 겔, 고체 전해질 등 다양한 유형이 연구되고 있습니다.
특히, 전극 표면에서 전해질 분해로 형성되는 고체 전해질 계면(SEI)은 SIBs 성능에 결정적인 영향을 미치며, 그 조성과 형성 메커니즘은 전해질의 화학적 특성과 밀접하게 관련되어 있습니다. 따라서 고성능 SIBs 개발을 위해서는 …
하드 카본(HC)은 높은 비용 효율성과 우수한 성능으로 나트륨 이온 배터리(SIB)의 가장 유망한 음극 소재로 주목받고 있습니다. 그러나 HC의 비정질적이고 복잡한 미세구조는 구조-성능 관계 규명을 어렵게 하여, 폐쇄 기공의 본질적 특성에 대한 오해를 초래했습니다. 폐쇄 기공의 비합리적인 설계는 평탄 용량 감소로 이어져 고에너지 밀도 시나리오에서 HC의 실제 적용을 제한합니다.
본 총설은 폐쇄 기공의 개념적 틀과 발생 메커니즘을 체계적으로 설명하고, 그 구조적 특성 및 형성 경로에 대한 중요한 통찰을 제공합니다. 이어서, 격자 매…
기존 경질 탄소 합성법은 장시간 소결로 인해 비정질-흑연 전이 및 기공 붕괴와 같은 구조적 열화가 발생하여 나트륨 저장 성능을 저해합니다. 본 연구에서는 시공간적으로 제어되는 전기열 결합 전략을 제안하여, 고속(30초) 탄화와 구조적 무결성 유지를 동시에 달성합니다. 이는 국부적인 줄 가열을 통해 탄화 과정을 혁신합니다.
이 방법은 전류 밀도 분포를 정밀하게 조절함으로써 결함 선택적 흑연화를 가능하게 하며, 풍부한 미세 기공과 확장된 층간 간격(0.39 nm)을 유지합니다. 최적화된 경질 탄소는 1000°C에서 합성되었으며, 30…
고에너지 밀도 나트륨 이온 배터리 구현을 위해 고전압 구동 시 안정적인 사이클 성능과 효율적인 이온 추출/삽입 동역학 확보가 중요하다. O3층상 산화물 양극재는 높은 비축전용량과 성숙한 합성 공정으로 주목받지만, 상전이로 인한 응력 축적, 느린 나트륨 이온 확산, 고전압에서의 격자 산소 산화 등 고질적인 한계에 직면한다.
본 연구에서는 합리적으로 설계된 이중 원소 도핑 전략을 통해 O3층상 산화물의 고전압 한계를 극복한 Na(Ni1/3Fe1/3Mn1/3)0.98Al0.02B0.02O2 소재를 제안한다. 전이 금속 층에 Al3+를 …