국내외 과학자들이 차세대 전지에 이용되는 리튬 금속의 성능과 안정성을 향상하는 방법을 찾았다.
UNIST 에너지화학공학과 이현욱 교수와 고려대 화공생명공학과 곽상규 교수, 미국 라이스대 하오티안 왕 교수 공동연구진은 “리튬 금속 음극 소재 표면에 형성되는 고체전해질 계면(SEI) 층의 나노구조와 성능 향상 원리에 대해 규명했다”고 18일 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘ACS 에너지 레터스’에 지난달 게재됐다.
리튬 금속 음극 소재는 상용화된 흑연 음극 소재 보다 약 10배 높은 용량으로 인해 차세대 전지 음극 소재로 활발히 연구되고 있다. 하지만 소재의 불안정성으로 인해 상용화가 어렵고 특히 전지를 구동하는 과정 중 소재 표면에 형성되는 고체전해질 계면층의 구조와 구동 원리에 대한 이해 부족 등 다양한 문제점이 발견되고 있다.
연구진은 극저온 투과전자현미경 분석법을 활용했다. 소재를 약 영햐 175도의 극저온 상태로 냉각시켜 나노 단위의 고도분석을 하는 기술이다. 해당 분석법을 통해 민감한 특성으로 인해 분석에 어려움을 겪었던 리튬 금속과 그 계면층의 정확한 구조를 파악하는 데 성공했다.