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리튬이온 이차전지 활물질의 나노화 효과

전문가 제언: ○ 리튬이온 이차전지 분야에서는 나노화와 카본코팅을 통해 절연체인 리튬인산철을 양극소재로 실용화하는데 성공하였다. 그러나 리튬 함유 영역과 리튬을 함유하지 않는 영역의 경계면 이동속도가 리튬의 확산속도보다 크다는 Delma 등의 연구결과와 Li-glass의 코팅으로 충/방전 출력특성이 비약적으로 좋아진다는 Ceder 등의 연구결과 이후부터 활물질의 확산거리 단축을 위한 나노화 이외에도 나노화에 따른 특성연구도 활발하게 진행되고 있다.

○ 이 자료는 울산과기대의 이규태와 조재필 두 교수가 본인 주변들의 연구 성과를 소개하면서 리튬이온 이차전지용 나노 활물질에 대한 최근의 연구동향을 요약하여 Nanotoday에 발표한 보고서이다. 리튬 확산거리의 축소, 충/방전에 수반되는 체적 변화로 인한 사이클 특성 열화의 극복방안, 그리고 구조 변화에 수반된는 전기화학적 특성 변화를 현장의 연구자답게 생동감 있게 소개하고 있다.

○ 하이브리드자동차의 본격적인 실용화가 시작되었고 또한 전기자동차의 실용화를 위한 경쟁이 치열하게 전개되고 있다. 이는 일본의 Nissan이 일반 승용 전기자동차인 LEAF를 시판함으로써 불을 붙였는데 미국 California에서는 정부 보조금을 지원받으면 2만 달러의 가격으로 구입할 수 있다. Nissan은 전기자동차 분야에서 Toyota가 하이브리드자동차를 상용화하면서 각종 보조금을 활용할 수 있는 기간 내에 양산체제를 구축하여 확고한 경쟁력을 확보한 사례를 답습하고 있다고 할 수 있다.

○ 리튬이온 이차전지의 경우도 소재의 비약적인 성능 개선에 의한 가격 경쟁력 확보만이 살 수 있는 길이다. 리튬-공기 이차전지 등의 혁신적인 축전기술은 2030년 이전에 실용화되기 어려울 것으로 전망되고 있으므로 기존의 우수한 전기자동차용 축전기술에 대한 양산체제를 재빨리 구축하고 또한 수성공정의 개발과 고전압화 및 다 리튬 삽입/이탈 반응 등을 통하여 시장경쟁력을 높일 수 있는 방안을 모색해야 한다. 이 보고서에서 소개하고 있는 LiMnPO4 등의 개발도 하나의 대안이 될 수 있지만 여기에 수성공정을 합성할 수 있으면 더욱 좋을 것이다.

저자: K. T. Lee, J. Cho
자료유형: 학술정보