나노기술 및 정책 정보

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● 박종혁 교수(연세대) 및 김주식 연구원(삼성종합기술원) 공동 연구팀은 Strain-free 음극 구조체를 도입하여 장수명 산화물 고체전해질 기반 무음극전지를 개발

● 연구팀은 혼합 이온-전자 전도성 소재인 질화 타이타늄 나노튜브(TiN NTs) Strain-free 음극 구조체와 은(Ag)-탄소(C) 중간층을 도입하여 기존 산화물 고체전해질을 기반으로 한 무음극전지의 충·방전 과정에서 발생하는 셀 부피 변화를 해결

● 이어 연구팀은 3차원 혼합 이온-전자 전도성 소재의 구조체 공극 내부에 리튬 금속이 계면 확산 크리프(interfacial diffusion creep)* 거동을 통해 안정적으로 증·탈착되며, 충·방전 중 셀의 부피 변화를 억제하여 안정성을 향상시키는 것을 확인

* 확산 크리프(Diffusion creep) : 결정 격자를 통한 공극의 확산에 의한 결정질 고체의 변형

● 본 연구 결과는 산화물 고체전해질 기반 무음극전지가 구동될 때 셀 부피 변화를 최소화하여 전고체전지가 낮은 가압에서도 구동되는 점을 확인한 데 의의가 있으며, 향후 전기차 배터리 셀·모듈·팩 등의 에너지밀도 개선에 기여할 전망

Nature Communications (2024.04.27.), Near-strain-free anode architecture enabled by interfacial diffusion creep for initial-anode-free quasi-solid-state batteries

※ 한국연구재단과 과학기술정보통신부의 STEAM사업 지원