이온 젤은 높은 안전성과 넓은 전기화학 창으로 인해 에너지 저장 분야에서 광범위한 응용 가능성을 보여줍니다. 그러나 기존 이온 젤은 높은 강도와 동적 특성을 동시에 충족시키기 어려워 기계적 성능, 자가 치유 능력 및 이온 전도도 사이의 균형을 맞추기 어렵습니다. 이러한 도전에 대응하기 위해 본 연구에서는 우수한 유연성, 높은 기계적 강도, 넓은 전기화학 창 및 빠른 자가 치유 기능을 겸비한 새로운 유형의 이온 젤 전해질을 설계하였습니다. 이 전해질은 이중 동적 가교 메커니즘을 사용하여 자가 치유 시스템을 구축합니다: 한편으로는 이미다졸-아연(Im-Zn) 금속 배위 작용을 도입하여 동적 고강도 가교 네트워크를 형성하고, 다른 한편으로는 이온 액체(IL)와 고분자 사슬 위의 -CF₃ 기체 간 이온-쌍극자(Ion-D) 상호작용을 활용하여 사슬 절편의 운동성을 조절하여 이온 전송 성능을 최적화합니다. 이 구조를 기반으로 이온 젤은 최대 94%의 자가 치유 효율과 80 kPa의 인장 강도를 달성하였습니다. 또한 본 소재는 0.36 mS/cm의 높은 이온 전도도, 0.46의 리튬 이온 이동 수 및 4.32 V의 넓은 전기화학 창을 갖추고 있어 고체 리튬 배터리의 성능을 전반적으로 향상시킵니다. 이 이온 젤을 기반으로 조립된 Li/LiFePO₄ 전지는 0.5 C 속도에서 500 회 순환 후에도 80%의 용량 유지율을 보여줍니다. 본 연구는 초분자 구조 설계가 이온 젤 내 이온 전달 거동 및 사슬 절편 운동 특성 조절 메커니즘을 밝히며, 고성능 에너지 저장 소재 개발에 이론적 기반을 제공합니다.

고체 리튬 배터리; 이온 젤; 이온-쌍극자; 금속 배위; 자가 치유성