기계적 합금법으로 조제한 리튬이온 이차전지 음극용 Sn계 합금

전문가 제언

○ 장수명 고용량의 이차전지 연구개발의 주요 거점 가운데 하나인 일본 수도대학 Tokyo대학원의 K. Kanamura 교수팀이 리튬이온 이차전지의 현행 그라파이트 기반 음극재료보다 큰 용량을 실현해줄 것으로 기대를 모으고 있는 차세대 음극소재인 주석(Sn)의 가능성을 기계적 합금법 과 결정격자의 미소화 및 비정질화로 실용화의 장애요인이었던 성능열화와 수명단축을 개선하고자 한 보고서이다.

 

○ 현재 리튬이온 이차전지의 주된 음극재료로 사용되고 있는 카본(흑연)은 이의 이론적 비질량 에너지용량인 372mAh/g에 가까운 용량으로 사용하고 있어 이보다 큰 이론용량을 갖는 Al, Sn, Sb 및 Si 등 새로운 음극재료가 활발하게 개발되고 있다. 이 가운데 가장 촉망받으며 개발되고 있는 것이 실리콘기반 음극이지만 K. Kanamura팀은 Sn의 가능성을 타진한 것이다. 비질량 에너지용량은 Si의 4200mAh/g의 1/3에 불과한 994mAh/g이기 때문에 충방전 시 리튬이온의 삽입과 탈리에 수반되는 체적변화가 상대적으로 작을 것으로 기대할 수 있어 실용화에 보다 가까운 것으로 보기 때문이다.

 

○ 비정질 실리콘이 리튬이온 삽입과 탈리 시의 체적팽창이 적다는 서울대 손성범, KIST 김기범 및 콜로라도대 이세희팀의 연구를 Sn에서 응용하고 있고 좋은 성과를 거두고 있다.

 

○ 나노급 단결정과 다공질화, 비정질화를 저비용으로 실용화할 수 있는 양산기술 개발이 국제경쟁력의 비교우위 확보에 관건이 된다.

 

○ Sn의 합금과 전이금속 첨가로 많은 가능성을 찾아냈으나 Si를 사용한 음극기술이 많은 축적이 있어 유망할 것으로 생각되지만 국제경쟁 또한 치열할 것으로 전망된다. 적절한 선택과 집중적인 투자가 필요하다. 충반전에 따르는 리튬이온 삽입/탈리 과정의 제자리관측기술 등 궁극적인 요소과정을 파악하고 수행하는 기술개발이 가장 과학기술적인 접근법이라고 생각된다.

저자

S. Kawakami & K. Kanamura

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

에너지

연도

2014

권(호)

82(6)

잡지명

電氣化學および工業物理化學

과학기술
표준분류

에너지

페이지

467~473

분석자

조*

분석물

• 기계적 합금법으로 조제한 리튬이온 이차전지 음극용 Sn계 합금.pdf [379,315 byte]

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