제1원리를 활용한 리튬이온 확산계수의 격자동력학적 계산

전문가 제언

○ 이 자료는 리튬이온 이차전지의 음극활물질인 탄소계 음극에서의 리튬이온 확산계수를 양자역학적 제1원리(Ab-initio)의 격자동력학적 계산으로 구한 사례를 소개하는 보고서이다.

○ 리튬이온의 확산계수가 측정시료에 따라 커다란 차이를 보이는 것은 측정시료의 리튬함량에 기인한 것으로 설명하고 있다. 리튬이온 이차전지에서 리튬함량은 소재와 공정 및 측정 시의 환경조건에 크게 의존한다는 사실이 알려져 있었으나 그것이 리튬의 과잉 때문인지 또는 리튬의 결손 때문인지를 밝힌 것이다.

○ 결정구조를 기초로 하여 제1원리를 활용한 리튬이온 이차전지의 재료개발이 활발하게 수행되고 있으나 불확실성이 큰 것이 문제가 되고 있었는데 확산계수 계산에 제1원리를 이용한 계산이 가능하게 되어 새로운 재료 개발 활동이 더욱 활기를 띠게 될 것으로 기대된다.

○ 박물학적으로 시행되어온 시행착오적인 재료 개발이 첨단 측정기구의 개발과 활용으로 새로운 단계로 접어들고 있으며 리튬이온 이차전지의 경우도 충/방전과정에서의 결정구조 변화와 리튬이온 확산 및 천이금속의 이온가 변화 등이 가시화되고 있다. 즉, 제1원리를 활용한 전위 계산 및 확산계수 계산 등이 보급되어 재료 개발도 첨단과학의 영역으로 진입하였다고 할 수 있다.

○ 리튬이온 이차전지 등 고체이오닉스 분야에서 이론적 계산을 위한 기반시설과 소프트웨어가 보급되어 기초과학에 의해 뒷받침 되는 또한 국제 경쟁력 있는 개발 환경이 우리나라에도 구축되어야 할 것이다.

저자

A. Kuwabara

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

에너지

연도

2011

권(호)

46(6)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

에너지

페이지

485~489

분석자

조*

분석물

• 제1원리를 활용한 리튬이온 확산계수의 격자동력학적 계산.pdf [238,283 byte]

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