정극재 전자 움직임 분석공법 개발로 … 고용량‧장수명 양립에 기여
화학뉴스 2014.08.19
Nissan Motor와 Nissan Arc가 세계 최초로 리튬이온 2차전지(LiB: Lithium-ion Battery)의 충방전 시에 정극재 전자의 움직임을 직접 관측해 정량화하는 분석공법을 개발했다고 발표했다.
양사는 신규 분석공법을 고용량 정극소재로 기대되고 있는 리튬 과잉계 고용량 정극소재에 적용해 분석한 결과 산소, 망간에 귀속하는 전자가 충방전 반응에 기여하는 것을 확인했다고 밝혔다. 고용량, 장수명을 양립한 LiB를 개발하기 위해서는 전극 활물질에 가능한 많은 리튬을 저장해 다량의 전자를 발생시키는 소재 설계가 필요한 것으로 알려졌다. 이에 따라 LiB 안에서 전자가 움직이는 모습을 파악하는 것이 중요하지만 기존 분석방법은 전자의 움직임을 직접 관찰할 수 없어 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 산소(O2) 등 전극 활물질의 원소에서 전자가 얼마나 방출되는지 정량적으로 식별할 수 없는 단점이 있다. Nissan Motor와 Nissan Arc가 개발한 신규공법은 물질의 전자상태 및 국소구조를 해석할 수 있는 X선 흡수 분광법과 ES(Earth Simulator)라는 슈퍼컴퓨터를 활용해 전자 상태를 이론적으로 계산하는 제2원리 계산을 병용한 것으로 도쿄대학교, 교토대학교, 오카사부립대학교가 공동 개발했다. Nissan Arc는 신규공법을 리튬 과잉계 고용량 정극소재에 적용해 고전위 상태에서 산소에 귀속하는 전자가 충전 반응에 기여하고 방전 시에는 망간에 귀속하는 전자가 반응하는 것을 확인했다. Nissan Arc는 “차세대 고용량 LiB 개발에 필수적인 기반기술”이라고 자평하면서 “LiB 소재 연구개발에 적용함으로써 Zero Emission 자동차의 항속거리 향상에 크게 기여할 것”이라고 강조했다. <화학저널 2014/08/19> |
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