본 연구에서는 리튬이온 배터리의 사이클링 동안 합금화/탈합금화 반응을 수반하는 전환 반응이 뒤따르는 고체-전해질 계면(solid-electrolyte interphase, SEI) 형성에 대한 전하 운반체 고갈의 영향을 조사하였다. 본 연구에서는 아노드로 Zn1–xMgxO 나노결정 고체용액을 사용하였으며, x가 0.05에서 0.15 범위에서 변화하는 구간에 초점을 맞추었다. 그 결과 x = 0.15에서 전기 전도도의 유의한 감소가 관찰되었고, 이는 전계효과 트랜지스터(field-effect transistor, FET) 이동도 및 전하 운반체 농도의 뚜렷한 감소와 함께 나타났다. 이에 따라 초기 방전 과정에서 SEI 형성과 전환 반응 모두가 억제되었으며, 그 결과 ZnO(x = 0)보다 현저히 낮은 비정전용량이 나타났다. 본 연구의 결과는 Zn0.85Mg0.15O 시료가 ZnO 및 Zn0.95Mg0.05O에 비해 포획(trapping)에 의해 표면 전하 운반체가 강하게 고갈됨을 보여주었다. 이는 자외선(UV) 유도(FET) 및 광발광(photoluminescence, PL) 측정으로 입증하였다. 리튬이온 합금화, ZnO 환원 및 SEI 형성 과정은 함정(trap) 유도 표면 전하 고갈의 영향을 받기 때문에, 이러한 함정을 제어하면 리튬이온 배터리의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 이러한 발전은 전기자동차 및 그리드 저장 시스템과 같은 고수요 응용 분야에서 특히 중요하다.

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