무양극(anode-less) 배터리는 음극(anode)에 기존의 활성 물질을 요구하지 않음으로써 에너지 밀도와 제조 효율을 극대화한다는 점에서 차세대 전기화학적 에너지 저장 분야의 최전선에 있다. 지속적으로 문제가 되는 리튬(Li) 덴드라이트 형성을 완화하기 위한 시도는 음극 전류 집전체(anode current collector)에 리티오필릭(lithiophilic) 시드층(seed layer)을 사용하는 연구로 이어져 왔다. 본 논문에서는 액체 및 고체 전해질 환경 모두에서 전기화학적 거동과 구조적 거동을 분석함으로써 보호 중간층(protective interlayers)으로서 다양한 리티오필릭 금속 박막의 체계적인 평가를 제시한다. 액체 전해질 시스템은 선택한 금속에 관계없이 보편적으로 빠른 용량 감소를 겪는 반면, 고체상 시스템은 재료 의존적인 사이클 안정성을 보이며, 사이클 수명은 주로 내부 단락(short circuit)에 대한 취약성에 의해 제한된다. 이러한 한계는 Li 계면 에너지 제어를 결합한 이중 고체 전해질 이중 구조(dual-solid electrolyte architecture)를 개발함으로써 극복되었으며, 이를 통해 임계 전류 밀도를 유의하게 향상시킨다. 이 접근법은 무양극 전(全)고체 배터리의 실온에서의 안정적인 구동을 가능하게 하며, 150 사이클 동안 82.8%의 용량 유지율을 달성한다. 본 포괄적 연구는 금속 중간층의 결정적 이중 역할과 전해질의 물리적 상태가 무양극 배터리 성능을 좌우하는 핵심 요인임을 규명하며, 고급 무양극 시스템을 위한 근본적인 설계 원칙을 정립한다.

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