전고체전지용 고분자 유기골격체 기반 신소재 연구

1. 서론

전고체전지는 차세대 에너지 저장 시스템으로 높은 안전성과 에너지 밀도를 기대하며 많은 주목을 받고 있다. 기존 리튬이온전지의 액체 전해질을 고체 전해질로 대체하여 화재 위험을 획기적으로 줄이고 에너지 저장 용량을 증대할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 현재 고체 전해질 기술은 이온 전도도가 낮고 고온 안정성이 부족하다는 기술적 난관에 직면해 있다. 이러한 문제는 전고체전지의 성능을 저해하고 상용화를 늦추는 주요 원인이다.

이 연구에서는 고분자 유기골격체(POFs)를 기반으로 이러한 문제를 해결하고 전고체전지의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 고체 전해질 소재를 개발하고자 한다. POFs는 높은 표면적과 조절 가능한 기공 구조를 가지고 있으며 다양한 기능기를 도입할 수 있다는 특징이 있다. 이러한 특징은 리튬 이온의 이동을 원활하게 하고 고체 전해질의 이온 전도도를 향상시키는 데 매우 유리하다. 또한 POFs의 다공성 구조는 전해질 내부에서 리튬 이온의 이동 경로를 확보하고 이온 전달 효율을 높일 수 있게 한다. 더 나아가 POFs의 표면에 다양한 기능기를 도입함으로써 전극과의 계면 저항을 감소시키고 전…