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중국과학원 탕융빙(唐永炳, 당영병) 박사 연구팀은 태국 싱크로트론 방사 광원 연구소(Thailand synchrotron radiation light source Research Institute)와 공동 연구를 통해 삼각기둥 리간드 필드(ligand field)를 보유한 양극 소재 구조 유전자(TMO6, TM은 전이 금속 원자)를 발견하는 데 성공함.

배터리 전극의 구조 기초 요소(Structural primitives)는 직접 결정체 구조를 구성할 뿐만 아니라 전자 구조와 산화 환원 중심의 전자 궤도 분열을 결정하는 데, 다른 6배 위(coordination) 구조형인 삼각기둥은 손실이 비교적 많은 결정 필드 안정 에너지와 비교적 큰 리간드(ligand)를 서로 배척하는 역할로 인해 충전 및 방전 과정에서의 전지 소재 전하 교란과 이온 탈착이 발생하고 성능이 감소하였으나, 연구팀은 신형 칼륨 이온 전지 양극 소재인 K2Fe(C2O4)2를 개발하고 가역적인 삼각기둥 TMO6 구조 유전자를 발견하였음.

연구팀은 싱크로트론 방사 등 기술을 이용하여 소재 국지 구조 진화 과정에 대한 선명한 이미지를 취득하고, 삼각기둥 TMO6 구조 유전자의 가역성과 안정성을 검증함.

본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’(K-Ion Battery Cathode Design Utilizing Trigonal Prismatic Ligand Field)지에 게재됨.