Recently, needs for eco-friend energy sources and demands for electronic devices including electric vehiclesaccelerate research on energy storage systems that can be sustainable and perform high energy density. In thisregard, alkali-metal battery has been highlighted as one of the next-generation energy sources owing to the lowstandard redox potential and high theoretical capacity of alkali metal electrode. However, high electrochemicalreactivity and non-uniform electrodeposition of the metal has been hindered practical application of the electrodes.In this thesis, studies on electrochemical properties of sodium metal electrode and development of current collectorstructures for the lithium metal electrode were discussed. The solid electrolyte interphase which is formed onsodium metal surface was investigated and its effect on electrochemical performance was studied. In addition,three-dimensional current collector structures were developed with various compositions and structures based oncopper mesh scaffold. Modulated electric field in the designed current collector structures induced uniformelectrodeposition of lithium, resulting in reversible and stable cycling of lithium negative electrode.
최근 친환경 에너지원에 대한 필요성과 전기자동차를 비롯한 전자기기에 대한 수요가 급증함에따라 지속적인 사용이 가능하고 높은 에너지 밀도를 가진 에너지 저장 시스템에 대한 연구가활발히 진행되고 있다. 이에 낮은 표준 환원 전위와 높은 이론적 용량을 가진 알칼리 금속이차세대 전지의 음극 물질로써 주목받고 있지만, 알칼리 금속의 높은 전기화학적 반응성과불균일한 전착 형상은 전지의 성능과 수명을 제한한다. 해당 논문에서는 알칼리 금속 전극의전기화학적 특성 이해와 전극에 사용되는 집전체 설계에 대해 논의하였다. 전극의 특성을이해하기 위해 소듐 전극 표면에 형성된 고체전해질계면을 분석하여 계면의 특성에 따른 전기화학성능을 확인하였다. 나아가 리튬 전극의 집전체를 설계하고자 3차원 구리 망을 기반으로 성분과구조를 조절하였다. 이를 통해 전극 내부 전기장 및 리튬 전착 형상을 균일하게 유도하였고,반복적인 충/방전 과정에서 리튬 전극의 효율과 수명을 향상시켰다.
