리튬 금속 전지(LMB)는 무게와 부피 측면에서 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 차세대 에너지 저장 장치로 유망한 후보입니다. 그러나 LMB는 일반적으로 제어 불가능한 리튬 증착, 불안정한 고체 전해질 계면, 그리고 부피 팽창을 겪습니다. 이로 인해 낮은 쿨롱 효율, 불량한 사이클 성능, 심지어 안전 위험까지 초래하여 40년 이상 실용화에 어려움을 겪어 왔습니다.
이러한 문제점들은 높은 전류 밀도에서 작동할 경우 더욱 악화될 수 있습니다. 본 연구에서는 3D 다공성 폴리멜라민-포름알데히드( 멜라민 폼 )(PMF)/Li 복합 양극을 이용한 안정적인 리튬 금속 배터리를 보고합니다.
다수의 극성기(아민 및 트리아진)를 갖는 PMF는 이러한 이온이 양극 표면에 접근할 때 리튬 이온 농도를 효과적으로 균일화하여 균일한 리튬 증착을 달성할 수 있습니다.
또한, 3D 구조의 양극은 리튬 박리 및 도금 공정 중 부피 변화를 완화하는 리튬 호스트 역할을 할 수 있습니다. 정전류 측정 결과, 3D 복합 전극은 94.7회 사이클 후 10 mA cm−2의 초고전류 밀도에서 50%의 높은 리튬 쿨롱 효율을 달성할 수 있으며, 낮은 히스테리시스와 매끄러운 전압 평탄도를 보입니다. Li4Ti5O12와 결합하면 반전지는 향상된 속도 성능과 쿨롱 효율을 나타내어 고에너지 배터리 개발에 큰 가능성을 열어줍니다.
SINOYQX는 이 연구를 위해 멜라민 폼 소재를 지원했습니다.
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