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Introduction

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에너지시스템공학부 문장혁 교수 연구팀, “리튬이차전지용 고용량 리튬금속 전극 기술 개발”

관리자 2021-04-16 조회 383

“리튬이차전지용 고용량 리튬금속 전극 기술 개발”

- 에너지시스템공학부 문장혁 교수 연구팀, 'Energy Storage Materials' 게재


에너지시스템공학부 문장혁 교수

사진설명.  에너지시스템공학부 문장혁 교수


에너지시스템공학부 문장혁 교수 연구팀이 안정적인 리튬금속 사용을 통한 고용량 리튬이차전지를 제작 기술을 개발했다.


최근 전기 자동차 시장의 발달로 리튬이차전지에 대한 고용량화가 대두되고 있다. 그 대안으로 최근 리튬금속을 음극으로 사용하는 기술 개발이 진행되고 있지만, 통상적으로 발생하는 리튬금속의 덴드라이트 성장으로 리튬이차전지 셀의 안정성 문제 및 용량 감소가 큰 문제로 부각되고 있다. 


본 연구팀은 Metal Organic Framework (MOF)를 활용하여 리튬금속을 안정적으로 저장할 수 있는 3차원 탄소 집전체 기술을 개발하였으며, 특히 코발트와 아연 메탈을 촉매로써 활용한 탄소 집전체를 통하여 충/방전 과정에서 발생하는 리튬금속 덴드라이트 성장을 억제할 수 있는 기술을 개발 그리고 이론적인 해석 모델링을 통하여 매커니즘 규명을 하였다. 개발된 전극은 0.2 mA/cm2의 전류 조건하에서도 전극 성능이 100 사이클 충/방전 동안 99.5%의 효율을 유지하고 풀셀 성능도 200 사이클 안정성이 확보됨을 또한 확인하였다. 


개발된 3차원 탄소 집전체를 활용 안정된 리튬금속 저장 매커니즘 및 셀 성능

그림 설명. 개발된 3차원 탄소 집전체를 활용 안정된 리튬금속 저장 매커니즘 및 셀 성능


문장혁 교수는 “이번 연구는 안정적인 고용량 리튬금속전지 기술을 제시하는 계기가 될 것”이라며, “최근 안정성 이슈가 발생하는 전기자동차용 배터리 기술개발에  활용될 것으로 기대한다”고 말했다. 


우리 대학 연구팀과 호주 University of Wollongong 김정호 교수팀, 경희대학교 박민식 교수팀이 공동으로 발표한 이번 논문 ‘Structurally stabilized lithium-metal anode via surface chemistry engineering’은 재료 분야 저명 학술지 'Energy Storage Materials'(2020 인용지수 16.280) 의 5월 1일자로 온라인 게재되었다.