리튬이온 배터리(LIB)의 음극재는 배터리의 충전 속도와 수명을 결정하는 중요한 소재이다. 또한, 리튬 이온을 많이 저장할 수 있을수록 전지의 에너지 밀도 향상에 도움을 줄 수 있다. 앞선 조건을 만족하며, 상용화된 카본과 실리콘의 장점 및 단점을 보완할 수 있는 음극재 연구가 필수적이다.
본 연구에서는 가격이 저렴하고, 512.5 mAh g-1의 높은 이론 용량을 갖는 등의 장점을 갖는 Zinc borate를 합성하였다. 또한 산화되기 쉬운 borate의 단점 보완을 위한 탄소(C) 코팅과 Li 이온의 투과를 촉진시키기 위해 고체 전해질인 LATP의 코팅도 동시에 진행하였다.
Zn3(BO3)2@C_LATP의 구조 및 형태학적 특성은 X-선 회절 장치(XRD) 및 에너지 분산 X-선 분석 분광기가 장착된 주사 전자 현미경(SEM-EDX)을 이용하여 확인되었다. 전기화학적 성능은 CR2032 코인셀로 0.05-3.0 V의 전위 범위에서 galvanostatic automatic battery cycler를 이용하여 평가되었다. 그 결과, bare한 물질과 비교하였을 때, Zn3(BO3)2@C와 Zn3(BO3)2@C_LATP가 더욱 우수한 용량 및 사이클링 성능을 나타냄을 확인할 수 있었다. 특히 하이브리드 코팅을 한 Zn3(BO3)2@C_LATP는 높은 충전 속도에서도 안정적인 용량을 유지할 수 있는 음극재라고 판단할 수 있다.