Development of High-performance Aqueous Zinc Batteries Based on Metal-organic Framework

수계 아연 이온 전지는 높은 안정성, 저렴한 비용, 풍부한 매장량으로 인해 대규모 에너지 저장 장치로서 관심을 받고 있다. 그러나 아연의 불안정한 아연 박리/도금 거동으로 인한 수상 돌기의 형성으로 전지의 구동 안정성이 저하된다는 문제점이 존재한다. 본 논문에서는 불안정한 도금/박리 거동 문제를 해결하고 장수명 수계 아연 이온전지를 구현하기 위해 Zn@ZIF-8 음극을 도입하였다. ZIF-8의 미세 채널구조는 균일한 아연의 박리/도금 거동을 유도할 수 있었고 그 결과 대칭 셀 분석에서 1 mA cm-2, 1 mAh cm-2 조건에서 약 5500시간의 구동 시간을 확보할 수 있었으며 이는 기존 bare Zn 대칭 셀에 비해 약 11배 높은 구동 시간을 보였다. 또한 PVDF 바인더 기반 Zn@ZIF-8 음극을 도입함으로써 전해질과 전극 계면에서의 부반응을 억제할 수 있었기 때문에 안정한 산화/환원 반응을 유도할 수 있었다.