| 난카이대학, 리튬전지 "수명" 연장 기술 규명 | ||
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 최근, 난카이(南開)대학 량자제(梁嘉傑), 천융성(陳永勝) 교수 프로젝트팀은 장쑤(江蘇)사범대학 라이차오(賴超) 프로젝트팀과 공동으로 다중계층 구조의 은 나노선-그래핀 삼차원 다공성 담체를 성공적으로 제작함과 아울러 금속 리튬을 담지하여 복합 음극소재로 하는 배터리 안전문제 해결의 새로운 최적화 전략을 제안하였다. 해당 담체는 리튬 수지상결정의 생성을 억제시킬 수 있으며 따라서 배터리 초고속 충전을 구현하여 리튬전지 "수명"을 대폭 연장시킬 전망이다. 해당 연구성과는 "Advanced Materials"에 게재되었다. 최근 몇 년간 세계 각국에서 리튬 음극소재 설계 합성에서 중요한 성과를 거두었지만 금속 리튬이 대전류 밀도 충방전 조건에서의 수지상결정 생성 및 전극 부피 팽창 억제 등 기술적 어려움은 리튬전지의 장수명, 대용량 "고속 충방전"을 제한하고 있다. 금속 리튬을 삼차원 망상구조의 다공성 집전체에 침적시켜 금속 리튬 복합 음극소재를 제작하는 방법은 상기 문제점을 해결하는 효과적인 경로이다. 프로젝트팀은 해당 경로를 기반으로 최초로 초고 전류 밀도 및 초장 순환 수명의 이상적인 금속 리튬 음극 삼차원 담체 재료 선택 및 최적화를 구현하는 전략을 제안하였다. 프로젝트팀은 그래핀의 거시적 삼차원 망상구조를 기계적 구조로 하고 은 나노선 이차원 망상구조를 전기전도 구조로 이용하였으며 원가가 낮고 산업화 생산과 상호 호환성을 보유한 도포-냉각건조법을 통하여 다중계층 구조의 은 나노선-그래핀 삼차원 다공성 담체를 제작함과 아울러 금속 리튬을 담지하여 금속 리튬 복합 음극소재로 하였다. 테스트 결과, 해당 금속 리튬 복합 음극소재의 비용량(Specific capacity)은 2,573mAh/g에 도달하였으며 대칭 배터리 테스트 과정에서 최초로 초고 전류 밀도 40mAh/cm2조건에서의 1,000회 이상 반복 충방전을 구현함과 아울러 과전압은 120 mV보다 낮았다. 전자현미경을 통하여 관찰한 결과, 해당 다중계층 삼차원 구조 담체는 초고 전류 충방전 순환 조건에서도 금속 리튬 음극에서 리튬 수지상결정 성장 및 전극 부피 변화를 성공적으로 억제할 수 있다. 정보출처 : http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2018-10/24/content_723266.shtml |
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