헬로티 –매일 만나는 첨단 산업, 경제, IT 소식

테크노트 KAIST-LG엔솔, 고용량 배터리 수명 향상 원리 영상화

전기자동차에서 볼 수 있는 고용량 배터리에 사용되고 있는 실리콘 활물질은 기존 음극 활물질인 흑연 대비 높은 용량 값(4200 mAh/g)을 갖고 있으나, 충전 및 방전 간 400%에 달하는 높은 부피 팽창/수축률이 배터리 수명에 악영향을 미치고 있다. 이를 해결하기 위해 단일벽 탄소나노튜브를 소량 첨가해 수명 특성이 향상되는 결과를 얻었는데, 이런 향상이 어떻게 가능한지 나노스케일에서 영상화한 연구 결과가 공개됐다. KAIST는 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 LG에너지솔루션과 협업해 배터리의 수명 특성 향상 메커니즘 영상화 결과를 국제학술지 '에이씨에스 에너지 레터스'에 게재했다고 19일 밝혔다. 연구팀은 이전에는 실리콘 활물질이 충·방전을 거치면서 전자 전도 네트워크가 열화되는 과정을 영상화했는데, 이번 연구에서는 단일벽 탄소나노튜브의 존재로 인해서 그 형태를 유지하고 있는 전자전도 네트워크가 활물질 내에 균일한 충·방전이 가능하도록 기능하고 있음을 보여 수명 증대 메커니즘을 검증했다. 구체적으로 연구팀은 원자간력 현미경(Atomic Force Microscopy) 기반의 켈빈 프루브 현미경(Kelvin Probe Force Microscopy)를 이

이창현 기자

2023-09-19 13:24

테크노트 포스텍 포항가속기연구소, 원자 크기서 초고속 에너지 전달과정 관측

포스텍 포항가속기연구소는 X-선 자유 전자 레이저를 이용해 시료의 나노스케일 구조 정보뿐 아니라 원자 크기에서의 격자구조 정보를 얻을 수 있는 멀티플렉싱 장치 및 실험 방법을 개발했다고 22일 밝렸다. 연구팀은 이를 이용해 공간적으로 국한된 나노입자의 초고속 에너지 전달 과정을 원자 크기 수준에서 관측하는 데 성공했다. 이번 개발은 포항가속기연구소 김상수·남대웅 박사와 포스텍 물리학과 송창용 교수, 신재용 학생, 정철호 박사, 화학과 임영옥 박사 연구팀의 공동 연구를 통해 이뤄졌으며 나노분야 국제 학술지인 '나노 레터스'(Nano Letters)에 2월 1일자 게재됐다. 초고속 빛-물질의 상호작용을 이용하면 물질의 숨겨진 상(Phase)으로의 접근이 가능해진다. 이러한 과정을 유도하기 위해 동역학 반응 기작(Mechanism)에 대한 이해가 필수적이지만 현재 정립된 물리학 지식이 매우 부족한 상황이다. 특히 고체 시료 내의 초고속 에너지 전달 과정을 설명할 수 있는 모델은 아직 부재한 상황이다. 이러한 난제 해결의 방법 중 하나는 전자와 이온의 협력 반응이 발생하는 펨토초(fs, 1000조분의 1초) 수준의 시간 분해능와 옹스트롬(Å,) 수준의 공간 분해능을

이창현 기자

2023-03-22 10:13