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전고체 전지가 기대를 받는 이유와, 아직 양산이 어려운 대표적 난제들을 계면 관점에서 설명해 주세요.

힌트 · 가연성 전해액 제거와 리튬금속 음극 적용 가능성이라는 기대, 그리고 고체-고체 접촉 저항, 충방전 중 부피 변화에 따른 접촉 손실, 계면 부반응, 가압 필요성 등의 난제를 짚어 주세요.

고체-고체 계면계면저항리튬금속 음극덴드라이트가압(스택 압력)황화물계

모범답안

기대되는 이유는 가연성 유기 전해액을 없애 열폭주 리스크를 줄이고, 리튬금속 음극 적용으로 에너지밀도를 크게 올릴 여지가 있다는 점입니다. 다만 액체와 달리 고체-고체 접촉이라 실제 접촉 면적이 작아 계면저항이 크고, 충방전 중 활물질 부피 변화로 접촉이 끊어지면서 저항이 계속 증가합니다. 황화물계는 이온전도도는 높지만 산화물 양극과 접촉하면 공간전하층과 부반응층이 생겨 코팅이 필요하고 수분에 취약합니다. 또 리튬금속을 쓰면 결정립계나 기공을 따라 덴드라이트가 침투할 수 있고, 이를 억제하려면 수 MPa 이상의 스택 압력이 필요해 모듈 설계가 복잡해집니다. 결국 계면 안정화와 압력·공정 양산성이 핵심 과제라고 봅니다.

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