News
고려대-경남과기대 연구팀, 고순도 그래핀 기반의 차세대 리튬이차전지 개발
2021.03.11 15:42
세계 최초 순수 그래핀의 추가적인 리튬이온 저장원리 규명
▲ (좌로부터) 공동 제1저자 고려대 김동원 석사과정, 교신저자 고려대 주병권 교수, 교신저자 경남과기대 정현영 교수 (사진=고려대) |
리튬 이온 이차전지는 휴대용 전원, 전기자동차(EV), 에너지저장시스템(ESS) 등에 사용되며, 배터리의 성능은 양극, 음극, 전해질, 분리막 등 4대 핵심소재의 특성에 의해 결정된다. 전해질과 분리막은 주로 배터리의 수명에 영향을 주며, 양극과 음극의 소재에 의해 배터리의 용량이 결정된다. 즉 폭발적인 용량 향상을 위해서는 새로운 전극 소재 개발 및 에너지저장 원리 분석이 필수적이다. 현재 사용되고 있는 흑연전극은 1개의 리튬이온이 6개의 탄소원자가 이루는 육각형의 벌집구조에 삽입된 LiC6의 형태로 저장되어 이론적인 용량이 372mAh/g으로 제한되어 왔다.
연구진은 순수한 그래핀에서 리튬이온의 LiC6 이상의 용량구현 원리를 분석하기 위해 ‘전기화학적 흑연 박리법’을 통해 제작된 고순도, 대면적의 그래핀 시트를 활용해 그래핀 전극을 개발했다. 그래핀을 합성하기 위해 가장 널리 사용되는 방법은 Hummer’s Method로, 강한 산성조건에서 화학적 흑연 박리를 진행한다. 흑연을 산화그래핀의 형태로 박리한 뒤에 고온조건 혹은 환원제 통해 산화그래핀을 환원시켜 그래핀 시트를 합성한다. 이러한 합성법은 많은 시간이 소요되고 산화 과정에서 형성된 작용기(카르복실기, 락톤기, 페놀기, 락톨기, 파이론기, 키톤기 등)는 그래핀 격자구조를 변화시키며 결함을 증가시켜 이론적인 그래핀의 성능을 충분히 구현하지 못한다는 단점이 있다. 하지만 ‘전기화학적 흑연 박리법’은 친환경적이며 단시간에 결함이 적은 고순도의 그래핀시트의 합성가능하다.
▲ 충·방전 이전으로 대부분이 6각을 이루고 적은 부분 SW 결함을 형성(상단), 충·방전 이후 빈번한 SW 결함 형성, 구조 변화 (중단), 관측된 격자구조 이미지로 왼쪽부터 6각 탄소구조, SW 결함, 선결함, DV 결함 (하단) (이미지=고려대) |
▲ 그림 2. 충·방전이 진행되며 향상되는 저장특성 및 매커니즘 모식도 (이미지=고려대) |
댓글 0
번호 | 제목 | 조회 수 |
---|---|---|
259 | 고려대-삼성디스플레이, 디스플레이 인재 기른다 | 36 |
258 | 고려대학교, 경남과기대 공동연구팀, 고순도 그래핀 기반의 차세대 리튬이차전지 개발 | 10246 |
257 | 고려대-경남과기대 공동연구팀, 고순도 그래핀 기반 차세대 리튬이차전지 개발 | 1353 |
256 | 고려대-경남과기대 공동연구팀, 고순도 그래핀 기반의 차세대 리튬이차전지 개발 | 14795 |
» | 고려대-경남과기대 연구팀, 고순도 그래핀 기반의 차세대 리튬이차전지 개발 | 8023 |
254 | 고려대X경남과기대, 고순도 그래핀 기반 차세대 리튬이차전지 개발 | 1374 |
253 | 고려대 연구팀, ‘세계 최초’ 순수 그래핀 리튬이온 저장원리 규명 | 693 |
252 | 고려대-경남과기대 공동연구팀, 고순도 그래핀 기반의 차세대 리튬이차전지 개발 | 395 |
251 | 고려대-경남과기대 공동연구팀, 고순도 그래핀 기반의 차세대 리튬이차전지 개발 | 7430 |
250 | 화웨이, 최신 스마트 TV에 LG 디스플레이… LCD→OLED 전환 가속화 | 8115 |
249 | 공학과 인문학의 만남, 대중 융합 강연을 열다 | 11146 |
248 | 중국의 OLED 공습…LCD 이어 OLED도 위협받는 한국 디스플레이 | 9011 |
247 | 고려대 공과대학, 박물관과 함께하는 대중 융합강연회 운영 | 9664 |
246 | 고려대 공과대학, ’우리 유산에 새겨진 첨단 미래‘ 주제로 대중강연회 개최 | 11016 |
245 | 고려대 공과대학, 박물관과 함께하는 대중 융합강연회 운영 | 3005 |
244 | 고려대 공과대학, 박물관과 함께하는 대중 융합강연회 운영 | 9485 |
243 | 고려대, 박물관과 함께하는 대중 융합강연회 운영 | 40284 |
242 | 日 무라타 “차량용 첨단센서 급증할 것” | 720 |
241 | 주병권 교수 “디스플레이 경쟁력, 결국 가격…생산 자동화 필요” | 10088 |
240 | 차세대 디스플레이 분야 우수인재 양성한다 | 819 |