내 신청현황
종류	모집공고명	진행상태
신청내용이 없습니다.

첨단기술정보

home
알림마당
과학기술정보분석
첨단기술정보

제일원리계산을 활용한 리튬이온전지용 양극재료의 개발

전문가 제언: ○ 근래 휴대전화기, PDA, 노트북 등의 전자기기에 대한 소형화, 경량화, 고성능화가 진행되고 있다. 그 중에서 가장 많이 사용되는 리튬이온 배터리는 모바일기기 전원으로 개발이 진행되어 왔다. 그러나 최근 전력계통, 수송기기, 산업기기 등 다양한 분야의 에너지원으로 큰 주목을 받고 있다.

○ 대부분의 소형 리튬이온전지는 양극 활물질로 LiCoO2가 사용되고 있다. 그러나 원료 수급을 고려하여 양극 활물질에 대한 연구는 Co를 사용하지 않는 쪽으로 관심이 집중되어 왔다. 그 결과 연구는 Ni, Mn, Fe 등을 이용한 층상 암염형 구조의 LiNiO2, 스피넬 구조의 LiMneO4, 올리빈 구조의 LiFePO4 등이 개발되어 왔다.

○ M. Nishijima 연구그룹은 제일원리계산을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 재료를 설계하였다. 제일원리계산 프로그램은 Wienna 대학이 개발한 VASP를 이용하였다. LiFePO4의 각 원소(Li, Fe, P)를 다른 원소로 치환하는 것으로, 충방전에 따른 체적변화를 계산에 의해 구하였다. 그리고 졸겔법으로 체적변화가 적은 LiFePO4의 개발하였다.

○ 컴퓨터를 활용한 전산모사기법은 실험적 데이터의 해석에서 벗어나, 재료의 물리화학적 이해와 재료물성에 대한 예측 및 새로운 기능을 가지는 소재 설계까지 수행하고 있다. 이러한 기법은 대상계의 크기에 따라서 몇 가지가 있다. 특히 공학적 응용에서는 양자 모델링기법이 고체물리학과 재료과학 분야에 많이 사용되며, 밀도함수론에 기초하여 제일원리계산을 이용하고 있다. 이미 1998년 MIT의 Ceder 그룹은 제일원리 총에너지 계산법을 이용하여 LiCoO2의 충방전 특성을 설명하고 있다.

○ 우리나라는 이미 국책연구소나 대기업 연구소에서는 제일원리계산을 활용하고 있으며, 이를 활용한 양극 활물질 개발에 대한 연구논문을 발표하고 있다. 이러한 전산모사기법은 재료분야 이외도 활용이 될 것으로 보인다. 활용범위를 넓히기 위해서는 국내 컴퓨터 관련 인프라와 전문 인력의 양성이 필요하여, 장기적인 계획이 수립되어야 할 것이다.

저자: Motoaki Nishijima, Takuya Ootani, et al.
자료유형: 니즈학술정보