테크노트 KAIST, 리튬이온전지 충‧방전 영상화 성공...배터리 소재 개발 기간 20년→5년

원자간력 현미경·엑스레이 회절·흡수 스펙트럼 활용한 리튬이온 이동 영상화 기술 개발 KAIST 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 고용량 리튬이온배터리를 충‧방전할 때 리튬이온이 움직이는 모습과 전자들이 움직이는 전도 경로 및 격자들의 움직임을 원자간력 현미경과 엑스레이 회절 및 흡수 패턴을 분석해 영상화하는 데 성공했다고 28일 밝혔다. 연구팀은 원자간력 현미경의 모드 중에서 전기화학적 변형 현미경(이하 ESM)과 전도성 원자간력 현미경(C-AFM)을 활용해, 친환경차 배터리에 적용되는 고용량 양극재인 NCM622 시료의 충방전상태에 따른 리튬이온의 나노스케일 분포도를 영상화했다. 또 이를 근단엑스선형광분광계(NEXAFS), 엑스선회절패턴(XRD pattern)과 비교 분석해 리튬이온이 양극재에 확산해 들어갈 때 산소팔면체에 들어가면서 니켈과 산소의 결합이 이온 결합에서 공유 결합으로 바뀌면서 전기전도도가 낮아지는 현상을 검증하고, 상관관계가 있음을 밝혀냈다. 리튬이온전지는 스마트폰과 전기차 그리고 드론을 비롯한 각종 이동 수단에 필수적인 에너지 저장 매체로 사용되는 만큼, 리튬이온전지의 에너지 용량, 충전 속도 등의 전기화학적 특성을 향상하려는 연구들이 많

• 이동재 기자
• 2022-04-28 13:34