리튬 철 인산염(LFP) 양극은 열적 안정성, 화학적 견고성, 비용 효율성 및 긴 수명으로 인해 에너지 저장 장치 응용을 위한 유망한 소재이다. 그러나 낮은 전자 및 이온 전도도와, 두꺼운 전극에서 높은 충진 밀도를 달성하는 데 따르는 어려움은 이의 실용적 구현을 제한한다. 본 연구에서는 면적당 고용량 6.3 mAh cm−2 및 전극 밀도 2.5 g cc−1을 갖는 기공 구배(gradient porosity) LFP 전극을 제안한다. 기공 구배 전극에서는 바인더 이동이 완화되어, 균일한 바인더 분포가 확보되며 이는 Li-이온 동역학 및 전극과 알루미늄 집전체 간 접착 강도를 향상시킨다. 또한 하부 층에는 짧은 전하 운반체 경로를 갖는 입자를, 상부 층에는 높은 탭 밀도(tap density)를 갖는 입자를 적용함으로써, Li-이온 및 전자 전달을 용이하게 하고 전극 공정을 더 쉽게 수행할 수 있다. 그 결과 면적당 고용량 6.3 mAh cm−2의 우수한 기공 구배 전극은 전지(full-cell) 구동 조건에서 100사이클 이상에서 뛰어난 사이클 안정성을 보인다. 이러한 결과는 고에너지 밀도이면서 비용 효율적인 LFP 기반 리튬이온 배터리를 위한 확장 가능한 전략에 대한 유용한 통찰을 제공한다.

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