전해질은 이차전지, 슈퍼커패시터, 연료전지 및 전기변색소자 등 다양한 전기화학 응용 분야에서핵심적인 역할을 한다. 따라서 높은 이온 전도도, 우수한 전기화학적 안정성, 그리고 환경 친화성을 동시에 갖춘 새로운 전해질의 개발은 효율적인 전기화학 시스템을 구현하는 데 필수적이다. 본 연구에서는 다가 음이온성 탄소 양자점과 K+ 양이온을 기반으로 하는 새로운 유형의 이온화합물(K-C dot)을 합성하고 이를 전기변색 시스템에 전해질로서 적용하였다. 나노 크기의 탄소양자점 음이온은 카운터 이온인 K+ 양이온과의 정전기적 인력 및 π-양이온 상호작용을 통해 안정적인 이온 화합물을 형성한다. K-C dot은 상용 전해질인 KCl 대비 프러시안 블루(PB) 박막의 전기변색 특성에서 우수한 성능을 보였다. PB 박막은 101.5 cm2 C–1의 높은 착색 효율과0.92의 우수한 광학 밀도 변화를 나타냈으며, 1,000회의 색 전환 사이클 이후에도 초기 광학 투과도 대비 약 96%의 안정성을 유지하였다. 본 연구 결과는 전기화학 시스템용 전해질 설계에대한 새로운 통찰력을 제공하며, 에너지 저장 및 변환 소자에 적용 가능한 전해질 개발에 기여할 것으로 기대된다.

Electrolytes play a pivotal role across various electrochemical applications, including secondary batteries, supercapacitors, fuel cells, and electrochromic devices. Consequently, the development of novel electrolytes that simultaneously offer high ionic conductivity, excellent electrochemical stability, and environmental compatibility is essential for the realization of nextgeneration electrochemical systems. In this study, we synthesized a new type of ionic complex, K-C dot, based on polyanionic carbon dots and their counterion, K+ cations. We then applied this K-C dot as an electrolyte in an electrochromic system. Nanoscale carbon quantum dots form stable ionic complexes through electrostatic attraction and π-cation interactions with K+ cations. The K-C dot exhibits superior performance in the electrochromic properties of Prussian blue (PB) thin films compared to the conventional electrolyte, KCl. The PB thin film demonstrated a high coloration efficiency of 101.5 cm2 C–1 and an excellent optical density change of 0.92. Furthermore, it maintained approximately 96% stability relative to its initial optical transmittance after 1,000 color switching cycles. Our research contributes new insights into the strategic design of electrolytes for electrochemical systems, with direct implications for the future development of electrolytes in both electrochromic devices and various energy storage and conversion technologies.