차세대 5V급 고전압 양극소재 개발 및 반응 메커니즘 규명
|
8일 충남대에 따르면 이번 연구 결과는 국제 저명 학술지 ‘Small(IF: 13.281)’에 5월 2일자 온라인에 게재됐으며 신소재공학과 김종헌 박사 후 연구원이 제1 저자, 김현석 교수가 교신 저자로 참여했다.
최근 사물인터넷(IoT·Internet of Things)시대를 넘어 사물배터리(BoT·Battery of Things) 시대가 도래함에 따라 고출력·고에너지밀도 및 장기 수명을 가지고 있는 배터리가 필요하게 됐다.
이에 김현석 교수 연구팀은 차세대 5V급 고전압 양극 소재가 적용된 전고체 박막배터리를 개발해 우수한 충·방전 속도, 장기 안정성 및 유연한 특성을 확보해 현재 액체 전해질 기반의 배터리 시스템을 대체했다.
연구팀은 이번 연구를 통해 고에너지밀도 및 장기수명 특성을 나타내는 유연 전고체 박막배터리를 구현하는 데 성공했다. 또, 기존 배터리의 폭발 위험성 문제 해결의 가능성과 다양한 차세대 전자기기에 들어가는 배터리 분야에 적용 가능성을 제시했다.
이뿐만 아니라 연구팀은 차세대 5V급 고전압 소재 리튬니켈망간산화물을 (LiNi0.5Mn1.5O4) 박막화하는 공정에서 아르곤·산소 분압 조절에 따른 구조 및 전기화학적 특성 차이가 나타남을 실험적으로 확인했다.
또, 구조 차이에 따른 전기화학적 특성차이를 밀도범함수 이론 기반의 양자역학 모델링 기법을 통해 반응 메커니즘을 규명했다.
김현석 교수는 “현재 높은 안정성 및 고성능을 요구하는 박막배터리 분야에서 가장 큰 문제로 꼽히는 저전압 양극 소재 사용에 따른 낮은 에너지밀도를 향상시키는 새로운 방법들을 제시함에 있어 의미 있는 연구”라며 “상용화를 위해 지금보다 더 높은 에너지밀도를 나타내고 유연한 전고체 박막배터리 시스템 개발에 앞장서겠다”고 말했다.
