나노기술 및 정책 정보

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캘리포니아 샌디에고 대학교(University of California San Diego)와 아이다호 국립연구소(Idaho National Laboratory) 공동연구팀이 리튬 충전의 초기 단계에 대한 면밀한 조사를 통해, 느리고 낮은 에너지 충전으로단계에서 전극이 충전을 향상시키는 비 조직화 된 방식으로 원자를 수집하게 된다는 사실을 알게 되었음. 이 나노 결정질인 "유리질" 리튬은 결코 관찰되지 않았으며, 이러한 비정질 금속을 생성하는 것은 전통적으로 극히 어려운 것임. 이 발견은 배터리 수명을 늘릴 수 있는 미세한 충전 방식과 다른 응용 분야에 유리 금속을 만들기 위한 전략을 제안함. 리튬 금속은 고 에너지 이차 전지의 바람직한 양극임. 그러나, 재충전 공정(양극 전극 표면에 리튬 원자를 부착시키는 것)은 원자 수준에서 잘 이해되지 않고 있음. 리튬 원자가 양극에 부착되는 방식은 재충전주기마다 다를 수 있으며, 불충분한 재충전과 배터리 수명 감소를 초래할 수 있음. 연구팀은 충전 패턴이 핵생성으로 알려진 처음 몇 개 원자의 초기 응집에 의해 영향을 받는지 분석하여 초기 핵생성 단계가 배터리 성능, 안전성 및 신뢰성에 영향을 미칠 수 있음을 확인함. 연구팀은 액체 질소 냉각장치가 부착된 전자현미경으로부터 얻은 이미지와 컴퓨터 모델링을 통한 분석 기법을 결합하였음. 극저온 전자 현미경은 리튬 금속 "배아"의 생성을 볼 수 있게 했으며 컴퓨터 시뮬레이션은 그들이 본 것을 설명하는 데 도움이 되었음.

본 연구 성과는 ‘Nature Materials’ ("Glassy Li metal anode for high-performance rechargeable Li batteries") 지에 게재됨.