나노기술 및 정책 정보

• 목록

로렌스 버클리 국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory) 연구팀이 폴리머와 세라믹으로 만든 새로운 종류의 연질 고체 전해질을 개발하여, 수상 돌기의 초기 핵 생성 단계부터 억제하여 배터리의 수명 단축을 억제하는데 성공함. 이 기술은 고체전해질 배터리용 재료 및 장치를 조립, 특성화를 위한 새로운 아이디어를 개발하기 위해 사용자 시설 전체에 걸친 버클리 랩의 다 분야 협력의 예임. 고체 전극 및 고체 전해질을 사용하는 고체 리튬 금속 배터리와 같은 고체 에너지 저장 기술은 우수한 안전성과 높은 에너지 밀도를 제공 할 수 있지만, 다양한 재료의 사용에 따른 공정 문제를 극복해야 함. 지금까지 한 번의 충전으로 전기 자동차(EV)에 수백 마일의 전력을 공급할 수 있는 충전식 배터리를 추구하기 위해 과학자들은 현재 EV 배터리에 사용되는 흑연 양극을 리튬 금속 양극으로 대체하기 위해 노력해 왔음. 그러나 리튬 금속은 EV의 구동 범위를 30-50 % 연장시키지만, 충방전 과정에 의해 리튬 양극에 형성되는 작은 나무 같은 결함인 리튬 수지상으로 인해 배터리의 수명을 단축시키는데, 이는 수상 돌기가 전지의 음극과 접촉하여 전지의 단락을 일으키는 것임. 수십 년 동안 연구자들은 세라믹과 같이 단단한 고체 전해질이 수상 돌기가 셀을 통과하는 것을 막는 데 가장 효과적이라고 가정했었음. 그러나 많은 사람들이 발견한 이 접근 방식의 문제점은 수상 돌기의 "핵 생성"이 일어나는 것을 막지 못해 결국은 수상 돌기로 성장하여 퍼지게 되는 것이었음.

본 연구 성과는 ‘Nature Materials’ ("Universal chemomechanical design rules for solid-ion conductors to prevent dendrite formation in lithium metal batteries") 지에 게재됨