나노기술 및 정책 정보

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- 김병곤 박사(KERI) 연구팀은 1차원 다공성 탄소나노섬유 개발을 통해 대용량 리튬금속전지의 출력과 안정성을 높이는 데 성공

- 연구팀은 ‘중공 코어(Core) 다공성 쉘(Shell) 구조의 탄소 나노섬유’를 개발했으며, ‘중공 코어’ 부분에는 리튬 친화성 물질인 ‘금’ 나노입자를 소량 첨가하여 리튬을 코어 내부에 저장할 수 있도록 유도

- 또한, ‘쉘’ 부분에는 리튬 이온이 자유롭게 이동할 수 있도록 일종의 구멍인 ‘기공’을 만들었으며, 이는 기존 중공 코어-쉘 구조가 가진 큰 문제가 고속 충·방전 조건에서 리튬 이온이 탄소물질인 쉘과 만나면 쉘 표면에 전착되는 것이었는데, 연구팀은 쉘에 기공을 도입하여 고속 충·방전에서도 리튬의 수지상 성장 없이 전·탈착 효율을 크게 높였음

- 시물레이션 결과, 고출력 조건에서도 쉘 기공과 리튬친화성 물질 덕분에 리튬이 코어 내부에 전착될 수 있다는 것을 검증했으며, 높은 전류밀도 조건(4C 입출력)에서도 500사이클(용량 유지율 82.5%) 이상의 우수한 성능을 확인

ACS Nano (2022.07.23.), One-Dimensional Porous Li-Confinable Hosts for High-Rate and Stable Li-Metal Batteries