An-PVA-CN GPE의 기능 개략도.
안트라센 작용기(Anthracene moiety)는 표면 산소 고정(surface oxygen anchoring)을 통해 생성을 억제하고,
동시에 싱글렛 산소 제거(singlet oxygen scavenging)를 통해 잔류를 중화시키는 이중 기능을 수행함을 보여준다.
▶고전압 작동 환경에서 Ni-rich 양극은 높은 용량을 제공하지만, 격자 산소 환원 반응을 유도하여 싱글렛 산소 발생, 계면 분해, 전해질 분해를 초래하는 고유한 불안정성을 내포하고 있다. 기존에는 양극 설계나 생성된 활성 산소 종(ROS)을 제거하는 소극적인 전략(post-factum scavenging)이 주로 연구되었으나, 근본적인 문제인 산소 이합체(O–O dimer) 형성 자체를 선제적으로 억제(preemptive suppression)하는 전해질 기반의 접근 방식은 제한적이었다.
▶본 연구는 안트라센이 기능화된 시아노에틸 폴리비닐 알코올 젤 고분자
전해질(An-PVA-CN GPE)을 개발하여, 산화된 격자 산소를 고정하고 싱글렛 산소를 제거하는 이중 기능으로 산소 환원 반응을 직접 조절하는 새로운 설계 전략을
제시한다.
▶결과적으로 An-PVA-CN GPE는 전이 금속 산화환원 반응을 통해 전하 보상을 조절하며 산소 환원 반응을 억제하여, 4.55 V의 고전압 조건에서 500 사이클 후 81%의 우수한 용량 유지율을 달성했다.