리튬 금속 석출을 조절하는 일은 안정적이고 에너지 밀도가 높은 Li–금속 배터리의 실현에 필수적이다. 이온성 액체(IL)는 양이온 작용기가 리튬 돌기(tip) 상에서 리튬혐오성 보호층을 형성하기 때문에, 균일한 Li 석출을 위한 유망한 전해질 첨가제로 여겨져 왔다. 리튬 금속 배터리를 위한 IL에 대한 최근의 진전에도 불구하고, IL 첨가제에 대한 합리적 설계는 아직 초기 단계이며 추가적인 향상이 필요하다. 본 연구에서는 고성능 Li–금속 배터리를 가능하게 하는 새로운 IL 분자의 설계를 기반으로 한, 자기조립 보호층의 새로운 계열을 보고한다. 처음으로 IL 양이온에 리튬혐오성 곁가지의 대칭적 설계가 도입되었다. 이러한 대칭 설계는 Li 돌기 상에 자기조립 리튬혐오성 보호층을 형성하여, Li의 매끄러운 석출을 초래한다. 따라서 대칭형 IL은 Li–LiFePO 4 및 Li–LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 (NCM622) 배터리의 안정적인 사이클링을 가능하게 하며, 600회 동안 평균 쿨롱 효율이 ≈ 99.8%에 이른다. 또한 대칭형 IL은 코인형 배터리에서 양극 질량을 기준으로 에너지 밀도 ≈ 658 Wh kg ‐1을 갖는 실용적인 박막 Li (40 µ m)–NCM622 셀도 가능하게 한다. 본 연구는 IL 기반 첨가제를 위한 설계 프로토콜을 제안하며, 고효율이고 장기간 지속되는 Li–금속 배터리를 위한 전망적인 방법을 제공한다.

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