고체 전해질 리뷰 8 : 고체 전해질과 전극 간 인터페이스 문제

고체 전해질과 전극 간 인터페이스 문제

• 고체 전해질과 리튬 금속음극의 조합을 통해 고체 배터리의 에너지 밀도를 개선할 수 있지만, 전극과 전해질 간의 높은 상호 저항이 주요 도전 과제가 된다. 전극과 전해질 사이의 높은 impedance는 Li+의 전달을 방해하여 배터리의 출력 용량을 감소시킨다 .

Strategies for reducing significant solid–solid interfacial impedances

• 전극과 고체 전해질간의 부적절한 접촉, 전극발달 중 발생하는 미세 균열, 그리고 전해질과 양극 간의 화학 반응은 전해질의 열화를 초래하여 배터리 성능 저하를 유발한다 .
• 여러 가지 해결책으로는 완충층을 형성하는 다양한 박막의 적용, 인공 고체 전해질계면층의 도입, 그리고 복합 전극의 사용이 있으며, 이러한 방법들이 전극과 전해질 간의 불평등한 접촉 문제를 완화하는 데 도움을 줄 수 있다 . 
• 리튬 덴드라이트 형성 문제를 해결하기 위해 3D 복합 리튬 금속음극 설계를 통해 전해질과의 접촉을 균일하게 하고, 덴드라이트 성장을 억제할 수 있는 다양한 전해질과 음극 소재가 연구되고 있다.

Schematic diagram of a method for inhibiting the growth of lithium dendrites

• 전해질과 양극 간의 전기화학적 반응에서 안정성을 높이는 방법은 패시베이션 층을 도입하거나 고체 전해질의 전기화학적 구간을 넓히는 여러 기법을 사용하는 것이다.

The various strategies to deal with side reactions at the interface and improve the electrochemical oxidation window of solid electrolytes

 

 

출처 : Nanomaterials 2024, 14, 1773