Iodine-Adsorbing Aqueous PAA Binder for Shuttle-Free Zn-Iodine Batteries

수계 아연-아이오딘(Zn-I₂) 전지는 높은 비용량(mAh/g), 수계 전해질의 사용으로 인한 안전성, 저렴한 단가로 인해 대체 에너지 저장 시스템으로 연구적으로 큰 관심을 받고 있다. 하지만 충방전 과정 중 형성된 양극에서의 폴리아이오딘화물의 용출 및 셔틀링 효과는 심각한 용량 손실과 낮은 전기화학적 가역성을 유발하여 실제 사용을 제한하고 있다. 본 연구에서는 폴리아이오딘화물 셔틀링 현상을 억제하기 위해 수계 Zn-I₂ 전지를 위한 강한 아이오딘-화학흡착 능력을 가진 기능성 바인더(폴리아크릴산, PAA)를 보고한다. 실험 데이터를 통해 PAA 바인더의 카복실기가 폴리아이오딘화물를 강하게 흡착하여 양극으로부터의 용출을 효과적으로 억제할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 PAA 바인더가 polyvinylidene fluoride(PVDF) 바인더보다 훨씬 더 우수한 전해질 젖음성(접촉각 0° )과 접착 성능(0.27 N/mm)을 나타냈다. 결과적으로 PAA 전극을 사용한 전지는 PVDF 전극 대비 높은 효율(95.5%)과 긴 사이클 수명(570 사이클), 높은 비용량(148.1 mAh/g)을 보여준다. 이 전략은 기능성 바인더를 통해 Zn-I₂ 전지의 셔틀링 문제를 해결할 수 있는 새로운 길을 열 수 있다.