나노기술 및 정책 정보

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도쿄(東京)대학 대학원 공학계연구과 부속 종합연구기구 등의 연구그룹이 원자 분해능을 갖는 첨단 주사형 투과전자현미경(STEM, Scanning Transmission Electron Microscope)을 이용하여 고용량 리튬이온전지의 양극 재료인 Li2MnO3의 충전 과정에 있어 원자 수준에서의 열화 메커니즘을 최초로 규명함. Li2MnO3로 대표되는 ‘리튬 과잉계’는 차세대 고용량 양극 재료로서 크게 기대되고 있지만, 반복적인 충·방전에 따른 용량 또는 전위 저하가 큰 문제가 되고 있음. 연구진은 STEM에 의한 원자 수준에서의 직접 관찰을 통해 재료 중의 산소가 분해·방출되는 과정 및 원자 배열이 흐트러지는 전위 형성이 열화의 주요 원인임을 최초로 밝혀냄. 응용 예로, Mn의 일부를 산소와의 결합성이 높은 Co나 Ni 등의 전이금속으로 치환함으로써 산소 방출 및 국소 구조의 혼란을 억제하여 수명 또한 고용량 리튬이온 배터리의 창출을 기대할 수 있음.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ (“Dislocation and oxygen-release driven delithiation in Li2MnO3”) 지에 공개됨.