리튬–산소(Li–O2) 배터리에서의 최근 발전은 저에너지 효율과 불량한 사이클 수명이라는 문제를 해결하기 위해 전해질에 산화환원 매개체(RM)를 도입하는 데 초점을 맞추고 있다. 그러나 다양한 용해성 RM은 Li와의 부반응을 유발하여 음극(아노드) 안정성을 저해한다. 본 연구에서는 전해질에 ZnI2를 도입함으로써 최적화된 Li–O2 배터리를 설계하였으며, ZnI2는 이중 기능을 수행한다. 즉, Li 금속 음극에 대해 안정적인 LiZn/Zn 보호층을 형성하도록 돕는 동시에 효과적인 RM 역할을 한다. 공정 중(in situ)에 형성된 LiZn/Zn 층은 I3− 셔틀 효과를 방지하여 Li 음극을 안정화하고, 균일한 Li 도금 및 박리를 촉진한다. 또한 ZnI2 매개체는 음극(cathode)에서 I−/I3− 및 I3−/I2 산화환원 커플의 신속한 전환을 촉진하여, 더 가역적이며 과전압(overpotential)이 낮은 Li2O2 사이클을 가능하게 한다. 특히 ZnI2는 in situ 라만 분광법으로 확인된 바와 같이 초기 단계에서의 LiO2 형성을 향상시키며, 이는 균일한 판상(sheet-like) Li2O2 침착을 뒷받침하고 안정적인 사이클링에 기여한다. 이러한 상승적(synergistic) 효과로 인해 충전 전위가 3.4 V 미만으로 크게 감소하였고, 800회 이상에서 안정적인 사이클을 달성하였다. 본 접근법은 Li–O2 배터리에서 높은 에너지 밀도와 긴 사이클 수명을 달성하기 위한 실행 가능한 경로를 제공하며, 실제 응용을 위한 기반을 마련한다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.