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응용화학과 김주현 교수팀, 리튬-금속 전지의 표면개질 탄소나노튜브 집전체 개발
- 2024-02-22 16:06
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응용화학과 이승호 학생은 학부 4학년부터 약 1년 간의 학부연구원 활동을 통해 탄소나노튜브의 표면 특성이 리튬 금속 전지의 리튬 이온 증착에 미치는 영향에 대해 규명하였다.
리튬 금속 전지는 높은 에너지 밀도와 우수한 전기화학적 특성을 가져 기존 리튬 이온 전지를 대체할 차세대 전지로 많은 주목을 받고 있다. 그러나 반복적인 충방전 과정 중 발생하는 리튬 수지상 돌기의 성장과 이로 인해 전지의 수명이 급격하게 단축된다는 문제점을 갖고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 초기 리튬 증착 과정에서 집전체에 리튬을 균일하게 증착시키는 것이 가장 중요하다.
이승호 학생은 기존 리튬 금속 전지의 음극 집전체로 연구되었던 탄소나노튜브 소재의 표면 특성을 제어하여 집전체의 표면 특성이 리튬 금속 전지의 리튬 증착 거동 및 리튬 수지상 돌기의 성장에 미치는 영향을 연구했다. 이 과정에서 집전체의 전해질 함침성과 전기 전도성을 모두 향상시키는 것이 리튬 증착을 균일하게 하고 리튬 금속 전지의 수명을 가장 안정화할 수 있다고 밝혀냈다.
지도 교수인 김주현 교수는 “해당 연구는 소재 개발이나 구조 제어에 집중되어 있던 기존 리튬 금속 전지 집전체 연구에서 다소 간과되었던 집전체의 표면 특성의 영향을 밝혀냈기 때문에 더욱 의미가 있다. 이러한 결과는 고성능 리튬 금속 전지의 상용화 가능성을 높이는 데 있어 새로운 접근법을 제시하여 줄 것이다.” 라고 밝혔다.
또한, “본 연구는 이승호 학생의 학부연구생 시절부터 많은 시행착오들을 거쳐 진행된 연구다. 이번 연구를 통해 이승호 학생이 연구원으로서 한 층 더 성장할 수 있는 중요한 계기가 되었을 것이라고 생각한다. 해당 연구에 큰 도움을 준 양수비 학생도 한층 더 발전하는 계기가 될 것이다.” 라고 밝혔다.
본 연구에서는 이승호 연구원이 제1저자, 양수비 연구원이 공동저자로 하여 2024년 3월 16일 탄소 소재 분야 최고 수준 저명 분야지인 ‘탄소(Carbon, 인용 지수=11.307)’지에 개재되었다.
<사진 왼쪽부터 경북대 응용화학과 이승호 학생, 양수비 학생, 지도교수 김주현>
리튬 금속 전지는 높은 에너지 밀도와 우수한 전기화학적 특성을 가져 기존 리튬 이온 전지를 대체할 차세대 전지로 많은 주목을 받고 있다. 그러나 반복적인 충방전 과정 중 발생하는 리튬 수지상 돌기의 성장과 이로 인해 전지의 수명이 급격하게 단축된다는 문제점을 갖고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 초기 리튬 증착 과정에서 집전체에 리튬을 균일하게 증착시키는 것이 가장 중요하다.
이승호 학생은 기존 리튬 금속 전지의 음극 집전체로 연구되었던 탄소나노튜브 소재의 표면 특성을 제어하여 집전체의 표면 특성이 리튬 금속 전지의 리튬 증착 거동 및 리튬 수지상 돌기의 성장에 미치는 영향을 연구했다. 이 과정에서 집전체의 전해질 함침성과 전기 전도성을 모두 향상시키는 것이 리튬 증착을 균일하게 하고 리튬 금속 전지의 수명을 가장 안정화할 수 있다고 밝혀냈다.
지도 교수인 김주현 교수는 “해당 연구는 소재 개발이나 구조 제어에 집중되어 있던 기존 리튬 금속 전지 집전체 연구에서 다소 간과되었던 집전체의 표면 특성의 영향을 밝혀냈기 때문에 더욱 의미가 있다. 이러한 결과는 고성능 리튬 금속 전지의 상용화 가능성을 높이는 데 있어 새로운 접근법을 제시하여 줄 것이다.” 라고 밝혔다.
또한, “본 연구는 이승호 학생의 학부연구생 시절부터 많은 시행착오들을 거쳐 진행된 연구다. 이번 연구를 통해 이승호 학생이 연구원으로서 한 층 더 성장할 수 있는 중요한 계기가 되었을 것이라고 생각한다. 해당 연구에 큰 도움을 준 양수비 학생도 한층 더 발전하는 계기가 될 것이다.” 라고 밝혔다.
본 연구에서는 이승호 연구원이 제1저자, 양수비 연구원이 공동저자로 하여 2024년 3월 16일 탄소 소재 분야 최고 수준 저명 분야지인 ‘탄소(Carbon, 인용 지수=11.307)’지에 개재되었다.
<사진 왼쪽부터 경북대 응용화학과 이승호 학생, 양수비 학생, 지도교수 김주현>