나노기술 및 정책 정보

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● 김일두 교수(한국과학기술원) 연구팀은 친환경 공법으로 제조한 중공 나노섬유를 리튬금속보호막으로 사용해, 리튬의 성장을 안정화하고 차세대 리튬금속전지의 수명을 획기적으로 늘리는 데 성공

● 연구팀은 식물에서 추출한 친환경 고분자인 구아검(Guar gum)*을 주재료로 하여 물 만을 사용한 친환경적인 전기방사 공법으로 보호막을 제조했으며, 이 보호막을 적용해 전해액과 리튬 이온 간의 가역적인 화학 반응을 효과적으로 제어

* 구아검(Guar gum) : 구아콩에서 얻어낸 천연 고분자 화합물로, 단당류에 있는 산화관능기가 리튬이온과의 반응을 제어하는 역할 수행

● 연구팀은 섬유 내부의 빈 공간을 활용해 리튬이온이 금속 표면에 쌓이는 것을 억제함으로써 리튬금속 표면과 전해액 사이의 계면 안정화를 동시에 달성하고, 기존 리튬금속 음극보다 수명이 약 750% 향상·300회의 반복적인 충·방전에도 약 93.3%의 용량을 안정적으로 유지하는 세계 최고 수준의 성능 확인

● 또한, 연구팀은 자연에서 얻어진 이 보호막이 흙에서 약 한 달 내에 완전히 분해됨을 입증해, 보호막의 제조에서 폐기에 이르기까지 전 과정이 친환경적인 특성을 증명

● 해당 연구 결과는 급증하는 배터리 수요로 인해 배터리 제조와 폐기로 인한 환경부하 문제가 심각하게 대두되고 있는 상황에서, 물만을 사용한 친환경적인 제조 방법과 자연 분해되는 특성은 차세대 친환경 배터리의 상용화에 큰 기여를 할 것으로 기대

Advanced Materials (2024.11.21.), Overcoming Chemical and Mechanical Instabilities in Lithium Metal Anodes with Sustainable and Eco-Friendly Artificial SEI Layer