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리튬이온 전지의 나노카본 음극

전문가 제언: ○ 리튬이온전지(LIB)는 이차 전지로, 방전은 리튬이온이 음극에서 양극으로, 충전 시는 리튬이온이 양극에서 음극으로 다시 이동하여 원래의 자리로 돌아간다. 리튬이온전지는 충전이나 재사용이 안 되는 리튬전지(일차전지)와 전해질로 고체 폴리머를 사용하는 리튬이온 폴리머전지와 다르다. 리튬이온전지는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자연방전이 적어 휴대용 전자 기기에 많이 사용된다.

○ 리튬 이온 전지는 크게 양극, 음극, 전해질의 세 부분으로 나뉘어 다양한 종류의 물질들이 이용된다. 상업적으로 가장 많이 이용되는 음극 재질은 흑연이다. 양극에는 층상의 리튬코발트산화물과 같은 산화물, 인산철리튬과 같은 폴리음이온 등이 쓰인다. 음극, 양극과 전해질로 어떤 물질을 사용하느냐에 따라 전지의 전압과 수명, 용량, 안정성 등이 크게 바뀔 수 있다. 최근에는 나노기술을 응용한 제작으로 전지의 성능을 높이고 있다.

○ 리튬이온전지에서 근간이 되는 것은 대체적으로 봐서, 쿨롱 효율향상이 리튬이온전지 음극의 가장 큰 과제이다. 지금까지 많은 리튬이온전지 음극특성이 연구되고 있으나 쿨롱 효율은 현재까지 해결되지 않고 있다. 또 탄소음극에 리튬이온을 삽입한 구조는 전해액의 환원 분해가 진행하여 전지 성능을 저하시키는 문제를 극복해야한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 이글은 탄소재료의 모르폴로지의 관점에서 기술적 문제를 제시하고 있다.

○ 탄소재료의 미세구조 물성은 나노화하면 반응성이 증가하고 반면 결함의 증가 등은 역시 원치 않는 부반응을 일으키는 가역현상이 있어 이를 기술적으로 다스리는 방책을 찾아야하는 것이 궁극의 목표다. 국내는 LG와 삼성을 비롯한 연구기관이 총력 연구를 펼치고 있다. 아울러 일본의 연구의 일환인 이글을 일고하기를 권한다.

저자: T. Fukutsuka et. al.
자료유형: 학술정보