나노기술 및 정책 정보

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물질·재료연구기구(NIMS) 연구팀은 전고체 리튬이온전지의 복합전극에 있어 충·방전 반응에 따른 전위 분포의 변화를 연속적으로 시각화하는 데 최초로 성공함. 연구진은 단면시료 제작기술과 켈빈프로브 포스현미경 기술에 전기화학 측정 시스템을 도입함으로써 동작 중인 전지의 내부전위 변화를 연속적으로 시각화하는 기술을 개발했으며, 본 기술을 이용하여 실제 전고체 리튬이온전지의 복합양극에서 진행하는 충·방전 반응의 모습을 관찰한 결과, 충전 반응은 집전체 측에서 음극 측으로 불균일하게 진행하는 반면, 방전 반응은 복합 양극 전체에서 균일하게 진행되는 것을 발견함. 이것은 충전 과정에서는 복합양극 중에서 전자 전도 네트워크가 제대로 형성되지 않는 것을 나타냄. 개발된 기술은 기존의 전기 화학 측정 기술로는 어려웠던 전지 성능 열화의 원인을 심층 분석하는 등 다양한 전지평가 기술로 응용이 가능함. 기존에는 반응 개시 전과 종료 후에만 ​​관찰할 수 있었던 전극의 충·방전 반응 메커니즘의 미시적 이해가 진행됨으로써 전고체 리튬이온전지의 성능을 향상시키는 새로운 장치 설계가 마련될 것으로 기대됨. 본 연구 성과는 ‘Communications Chemistry’ (Dynamically visualizing battery reactions by operando Kelvin probe force microscopy) 온라인 판에 게재됨.