실리콘 기반 음극을 사용하는 전고체 배터리(ASSB)는 기존 리튬이온 배터리(LIB)와 비교할 때 실행 가능한 에너지 저장 시스템으로 부상하고 있는데, 이는 1) 불연성 고체 전해질의 사용으로 용매에 의해 유발되는 부반응과 실리콘(Si)의 부피 팽창을 억제할 뿐 아니라 전반적인 안전성과 에너지 밀도를 향상시키기 때문이다. 2) 용매 무첨가 계면(interphase)으로 이루어진 전고체 충·방전 경로는 농도 분극을 감소시키고 계면 안정성을 향상시킨다. 그러나 상당한 연구상의 한계로 인해 이들 시스템의 광범위한 적용이 특히 급속 충전에 사용되는 기기에서 어렵다. 특히 ASSB의 에너지 밀도와 출력 밀도의 균형을 맞추는 데 있어 제약이 크다. 나노구조화된 Si, 복합 설계, 계면 공학과 같은 전략은 에너지 밀도와 사이클 수명을 개선해 왔지만, 높은 출력 밀도를 달성하는 일은 여전히 과제로 남아 Si 기반 전고체 배터리의 급속 충전 능력을 제한한다. 본 관점(perspective) 논문에서는 Si 기반 ASSB에서 높은 출력 밀도를 달성하기 위한 물질 수준과 전극 수준 모두에서의 제한 요인과 관련된 구체적 과제를 다루고자 한다. 이 관점 논문은 저 스택(stack) 압력 조건에서 구동되는 차세대 Si 기반 ASSB의 고율 유지율(high-rate retention)과 출력 밀도를 달성하기 위해 영향을 미치는 다양한 인자, 고장 메커니즘, 그리고 고급 최적화 전략에 대한 유용한 통찰을 제공할 것으로 기대되며, 이를 통해 기초 연구와 실제 적용 간의 격차를 해소하는 데 기여하고자 한다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.