나노시트 기반 배터리 전극에서 두께 의존적 전송 동역학 이해

전자 기기와 전기 자동차의 점점 증가하는 전력 수요를 충족하기 위해 더 두꺼운 전극 설계에 대한 수요가 커지고 있습니다. 두꺼운 전극을 제작하기 위해 구조 최적화와 같은 많은 노력이 기울여졌지만, 전극 아키텍처 설계를 위한 성능 제한 요인을 이해하는 것은 잘 확립되지 않았습니다. 본 연구에서는 나노시트 기반 전극에서 전극 질량 적재에 대한 전기화학적 행동의 의존성을 포괄적으로 조사합니다. 특히, 전기 전도도와 다공성의 영향이 설명됩니다. 나노시트가 고도로 적층된 드롭 캐스팅 전극의 경우, 전해질에서의 이온 확산이 높은 두께의 전극에서 제어 단계로 결정되었습니다. 이러한 느린 이온 전송의 한계를 극복하기 위해 수직으로 정렬된 채널을 생성하는 용이한 얼음 템플레이팅 전략이 사용되어 전해질 내 리튬 이온의 빠른 확산 경로를 제공합니다. 인상적으로, 얼음 템플릿 전극은 0.2 C에서 144 mA h g–1의 특수 용량을 나타내고, 고 질량 적재 ∼10 mg cm–2에서 10 C에서 83 mA h g–1를 유지합니다. 향상된 이온 전송 동역학은 다양한 전기화학적 및 구조적 특성화로 검증되었습니다. 이 연구는 나노시트 기반 전극의 두께 확장 효과를 보여주고, 두꺼운 전극 설계를 위한 이온 전송 및 전해질 접근을 촉진하는 것의 중요성을 강조합니다.