리튬이온 및 나트륨이온 배터리는 극한 환경에서, 특히 저온 조건에서의 에너지 저장 플랫폼으로서 주목받고 있다. 그러나 기존 설계 패러다임에서 Li+와 Na+의 전기화학적 유사성이 동일하다는 통상적 가정은, 애노드에서의 계면 이온 수송이 방해받아 저온에서 악화되는 서로 다른 저온 열화 경로에 대한 탐색을 가로막아 왔다. 본 연구에서는 저온에서 리튬이온과 나트륨이온의 고체전해질계면(SEI) 사이에 존재하는 용매화 구조, 탈용매화 동역학, 이온-수송 메커니즘의 차이를 제시한다. 리튬이온 시스템은 느린 탈용매화 동역학의 제약을 받는 반면, 나트륨이온 시스템은 비균질적인 SEI 조성에서 기인한 심각한 계면 저항과 Na+ 이온과 SEI 종(species) 사이 상호작용 약화로 인해 심각한 문제에 직면한다. 이러한 이온 특이적 계면 병목을 인식하여, 애노드에서 이온 수송과 계면 안정성을 향상시키는 전해질 설계 전략을 제안한다. 본 통찰은 저온 운전이 야기하는 서로 다른 난제를 극복할 수 있는 차세대 알칼리-이온 배터리 개발을 위한 합리적 기반을 제공한다.

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