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고성능 알카리 금속 양극 고체 상태 배터리는 전기화학 사이클링 동안 형태학적으로 및 화학적으로 안정한 빠른 이온 전송을 위한 고체/고체 계면을 필요로 합니다. 알카리 금속/고체 전해질 계면에서의 알카리 금속 제거 동안 기공이 형성되는 것은 수축 저항 및 핫스팟으로 이어져 덴드라이트 전파 및 고장을 촉진합니다. 외부에서 적용되는 압력(35-400 MPa)과 알카리 금속의 녹는점 이상의 온도가 고체 전해질과의 계면 접촉을 개선하고 기공 형성을 방지하는 것으로 나타났습니다. 그러나 상업용 고체 상태 배터리 응용을 위해 필요한 극한 압력 및 온도 조건을 충족하는 것은 어려울 수 있습니다. 본 리뷰에서는 셀 고장 없이 높은 전류 밀도를 견딜 수 있는 고체 상태 배터리를 달성하기 위해 알카리 금속/고체 전해질 계면에서의 계면 접착 또는 '젖음'의 중요성을 강조합니다. 금속/세라믹 계면에서 본질적으로 낮은 접착력은 외부 압력이 없는 많은 무기 고체 전해질 시스템에 대한 근본적인 제한 요소를 제시합니다. 알카리 금속 기공의 억제는 알카리 금속과 고체 전해질 표면 사이의 접촉각이 θ=0°가 되는 높은 계면 접착력(즉, '완벽한 젖음')을 가진 시스템에서만 가능할 수 있습니다. 우리는 내부층, 합금 양극 및 3D 스캐폴드와 같은 기공 형성을 억제하고 계면 접착력을 개선하기 위한 주요 전략을 식별합니다. 고체 상태 배터리 계면의 구조, 안정성 및 접착력을 이해하는 데 컴퓨터 모델링 기술이 매우 유용했으며, 주요 기법에 대한 개요를 제공합니다. 본 리뷰는 알카리 금속 고체 상태 배터리에 초점을 맞추고 있지만, 논의된 계면 접착의 근본적 이해는 부식에서 생체 재료 개발에 이르는 화학 및 재료 과학 분야 전반에 걸쳐 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다.
Seymour et al. (Thu,)는 이 질문을 연구했습니다.
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