분자도르래로 고용량 이차전지 수명 늘렸다 - 사이언스 게재, 상용 전기자동차 적용 기대 -
연구 결과 개요
1. 연구배경
ㅇ 최근 친환경 에너지(Green energy), 스마트 카 (Smart car)에 대한 관심이 지속적으로 확대되고 있는 가운데, 전기자동차의 수요가 증가하고 있다. 현재 휴대용 소형 IT 기기에 주로 쓰이는 리튬이차전지는 계속해서 전기 자동차의 핵심 전력원으로 역할을 할 것으로 기대되고 있다. 하지만 여전히 에너지 밀도가 낮아 1회 충전 시 주행거리가 제한적이다. 이차 전지의 에너지 밀도를 높이는 관점에서 현재 상용 흑연 음극보다 고용량의 전극 소재가 필요하다.
ㅇ 실리콘 음극은 상용 흑연 음극보다 5배 이상의 리튬 이온을 저장할 수 있을 뿐만 아니라, 자원이 풍부한 장점이 있어 최근 가장 주목받고 있는 음극 소재 중 하나이다.
ㅇ 하지만 실리콘 음극 소재는 충전 및 방전 시 약 300%의 부피 변화로 인해 실리콘 입자의 분쇄, 전극의 박리현상 등의 문제가 발생한다. 이로 인해 전극이 붕괴되어 극심한 수명 단축 현상 (충전-방전 횟수 제한의 의미)이 발생한다. 이러한 현상은 실리콘의 입자가 커질수록 심해진다. 특히 마이크로미터 크기 이상일 경우 입자의 분쇄 현상이 심화되어 기존의 기술로는 해결되기 어려운 난제로 인식되고 있다.
분자도르래 적용 이차전지 고용량전극 수명 획기적 향상
상용 흑연 음극은 실리콘 음극보다 몇 배 이상의 리튬 이온을 저장할 수 있니
5배