[¿©¼º¼ÒºñÀڽŹ® ±èÈñÁ¤ ±âÀÚ] ¼¼Á¾´ëÇб³(ÃÑÀå ¹è´öÈ¿) ³ª³ë½Å¼ÒÀç°øÇаú ¸í½ÂÅà ±³¼ö ¿¬±¸ÆÀÀÌ ´Ù¾çÇÑ ºÐ¼® ¹× ¼º´É Å×½ºÆ®¸¦ ÅëÇØ ÇϵåÄ«º» ÀÔÀÚ ³» ºó°ø°£¿¡¼ ¼º´ÉÀúÇÏ¿¡ ¿øÀÎÀÌ µÇ´Â ¹ÝÀÀÀÌ ³ªÅ¸³ª¸ç, Ãæ/¹æÀü ½Ã Ç¥¸é¿¡ Àý¿¬ÃþÀÇ Çü¼ºÀÌ ÀüÁö ¼º´ÉÀ» °¨¼Ò½ÃŲ´Ù´Â °ÍÀ» ¹àÇô³Â´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ¼º°ú¸¦ ¹ÙÅÁÀ¸·Î ±¹Á¦ ÇмúÁö(Advanced Energy Materials)¿¡ »õ·Î¿î ¸ÞÄ¿´ÏÁòÀ» ¹ßÇ¥Çß´Ù.
Çö´ë »çȸ¿¡¼ Áõ°¡ÇÏ´Â ¿¡³ÊÁö ¼Òºñ·®¿¡ µû¶ó ¿¡³ÊÁö ÀúÀå±â±âÀÇ Çʿ伺ÀÌ Ä¿Á³°í, ¸®Æ¬ÀÌ¿ÂÀüÁö´Â ÈÞ´ë¿ë ¸ð¹ÙÀÏ ±â±â ¹× Àü±âÀÚµ¿Â÷ ½ÃÀå µî¿¡ ¼ö¿ä°¡ Áõ°¡ÇÏ°í ÀÖ´Ù. ÇÏÁö¸¸ ¸®Æ¬ ÀÚ¿øÀº ÇÑÁ¤ÀûÀ̸ç, ¸î¸î ±¹°¡¿¡¼¸¸ ºÐÆ÷ÇÏ°í ÀÖ¾î ¿ì¸®³ª¶ó¿¡¼´Â ÀüÀûÀ¸·Î ¼öÀÔ¿¡ ÀÇÁ¸ÇÏ°í ÀÖ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ºÒ±ÕÇüÀ¸·Î ÀÎÇØ °æÁ¦Àû, Á¤Ä¡Àû »óȲ¿¡ µû¶ó ¸®Æ¬ °ø±ÞÀÌ ¿µÇâÀ» ¹ÞÀ» ¼ö ÀÖÀ¸¸ç, ÃÖ±Ù ¸®Æ¬ ¿øÀÚÀç °¡°Ý º¯µ¿ ¹× °ø±Þ ¾ÈÁ¤¼º ¹®Á¦°¡ Á¦±âµÇ°í ÀÖ´Ù.
Â÷¼¼´ë ÀüÁö·Î °¢±¤ ¹Þ°í ÀÖ´Â ³ªÆ®·ýÀÌ¿ÂÀüÁö´Â dzºÎÇÑ ÀÚ¿ø·®°ú ±¤¹üÀ§ÇÑ ºÐÆ÷°¡ Ư¡À¸·Î ¿ì¼öÇÑ °æÁ¦¼º ¹× Á¢±Ù¼ºÀ» º¸ÀδÙ. ¶ÇÇÑ, Á¦Á¶°øÁ¤ÀÌ ¸®Æ¬ÀÌ¿ÂÀüÁö¿Í À¯»çÇØ ±âÁ¸ÀÇ Á¦Á¶ ÀÎÇÁ¶ó¸¦ È°¿ëÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
ÇÏÁö¸¸ ³ªÆ®·ýÀÌ¿ÂÀüÁö´Â ±âÁ¸ ´ëºÎºÐÀÇ ¸®Æ¬ÀÌ¿ÂÀüÁö¿¡¼ »ç¿ëÇØ ¿Ô´ø È濬(graphite) À½±ØÀ» Àû¿ëÇÒ ¼ö ¾ø¾î, ÀûÀýÇÑ ´ëüÀçÀÇ ´ëÇÑ ¿¬±¸°¡ ÇʼöÀûÀÎ ½ÃÁ¡ÀÌ´Ù. ÇöÀç °¡Àå ¸¹ÀÌ »ç¿ëµÇ´Â ³ªÆ®·ýÀÌ¿ÂÀüÁö¿ë À½±ØÀº ºñÁ¤Áú ¼ÒÀçÀÎ ÇϵåÄ«º»(hard carbon, ±×·¡ÇÉ ÃþµéÀÌ ¹«Áú¼ÇÏ°Ô ºÐÆ÷ÇÑ Åº¼ÒÀç·á)ÀÌ´Ù.
ÇϵåÄ«º»Àº È濬¿¡ ºñÇØ ¿ì¼öÇÑ ³ªÆ®·ý ÀúÀå¿ë·®À» º¸ÀÌÁö¸¸, °í¼Ó ÃæÀü ½Ã ¼º´ÉÀÌ ÀúÇϵȴٴ ´ÜÁ¡ÀÌ ÀÖ¾î ¼¼°èÀûÀ¸·Î ÇϵåÄ«º»ÀÇ ´ÜÁ¡À» ±Øº¹Çϱâ À§ÇÑ ´Ù¾çÇÑ ¿¬±¸°¡ ÀÌ·ç¾îÁö°í ÀÖ´Ù.
ÇϵåÄ«º» À½±ØÀÇ °æ¿ì, ³ªÆ®·ýÀÌ¿ÂÀÌ ÇϵåÄ«º»ÀÇ ¹«Áú¼ÇÑ ±×·¡ÇÉ Ãþ»çÀÌ·Î »ðÀÔ(intercalation)½Ã µÎ°¡Áö ÇüÅÂÀÇ Àü¾Ðº¯ÈƯ¼ºÀ» ³ªÅ¸³½´Ù. ù¹ø°´Â ¿Ï¸¸ÇÑ ±â¿ï±â¸¦ °¡Áö°í ¾à 0.1V (±Ý¼Ó³ªÆ®·ý ÀüÀ§±âÁØ)±îÁö µµ´ÞÇÏ°Ô µÈ´Ù.
ÀÌ ¹ÝÀÀÀº Ãþ»çÀÌ·Î »ðÀԵDZ⠶§¹®¿¡ ºü¸¥ ¼Óµµ·Î ¹ÝÀÀÀÌ ÀϾ°Ô µÈ´Ù. ÀÌÈÄ, °è¼ÓÀûÀÎ ³ªÆ®·ýÀÌ¿ÂÀÇ »ðÀÔ¹ÝÀÀ¿¡ ÀÇÇØ ÀüÀ§Æòź¿µ¿ªÀ» ³ªÅ¸³»¸ç, ÀÌ´Â ¾à 0.01V ±îÁö ÁøÇàÀÌ µÇÁö¸¸ ³ªÆ®·ýÀÌ¿ÂÀÇ È®»ê¼Óµµ´Â ÇöÀúÈ÷ ÀúÇϵȴÙ.
ÀÌ·¯ÇÑ Çö»óÀ» ½Ç½Ã°£ ¶ó¸¸ºÐ±¤±â (In situ Raman Spectroscopy)¸¦ ÀÌ¿ëÇØ °üÂûÇÑ °á°ú 0.1V ÀÌ»óÀÇ ¿µ¿ª¿¡¼´Â ź¼Ò G-¹êµåÀÇ °¡¿ªÀû º¯È¸¦ °üÂûÇßÀ¸¸ç, ÀÌ´Â °ÇÑ °è¸é ÀüÇÏ Àü´Þ ÀúÇ×ÀÇ º¯È¿Í ³ªÆ®·ýÀÌ¿Â È®»ê ¼ÓµµÀÇ º¯È¿¡ ÀÇÇÑ °¡¿ªÀûÀÎ ³ªÆ®·ýÀÌ¿ÂÀÇ »ðÀÔ/Å»¸® ¹ÝÀÀÀ» ³ªÅ¸³½´Ù.
¹Ý¸é¿¡, 0.1 VÀÌÇÏÀÇ ÀúÀü¾Ð¿µ¿ª ÀüÀ§Æòź¿µ¿ª¿¡¼´Â ³ªÆ®·ýÀÌ¿Â È®»ê¼ºÀÇ µÎµå·¯Áø °¨¼Ò¸¦ º¸¿´´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ÀÌÀ¯´Â ³ªÆ®·ýÀÌ¿ÂÀÌ ¹«Áú¼ÇÑ ±×·¡ÇÉÃþÀ¸·ÎÀÇ »ðÀÔ¹ÝÀÀÀÌ Á¡Á¡ ¾î·Á¿öÁö´Â ¹Ý¸é, ¹«Áú¼ÇÏ°Ô ºÐÆ÷µÈ ±×·¡ÇÉÀÇ Æó±â°ø(closed pore) ³»ºÎ·Î »ðÀÔÀÌ µÇ¾î ³ªÆ®·ýÀÌ¿ÂÀÌ °¡¿ªÀûÀ¸·Î Å»¸®(deintercalation)°¡ µÇ±â ¾î·Æ´Ù´Â °ÍÀ» Áõ¸íÇß´Ù.
°á±¹, °è¼ÓÀûÀÎ ³ªÆ®·ýÀÌ¿ÂÀÇ »ðÀÔ ¹× Å»¸®¹ÝÀÀ¿¡ ÀÇÇÑ SEI(soli-electrolyte interphase, °íü¸·)ÃþÀÌ Á¡ÁøÀûÀ¸·Î µÎ²¨¿öÁö°Ô µÇ°í, ÀÌ´Â ÀúÀü¾Ð¿¡¼ÀÇ ¿ÏÀüÇÑ ³ªÆ®·ýÀÌ¿ÂÀÇ »ðÀÔ¹ÝÀÀÀ» Áö¿¬½ÃÅ°°í ÀϺδ ±×·¡ÇÉÀÇ Æó±â°ø(closed pore) ³»ºÎ¿¡¼ Å»¸®°¡ ºÒ°¡ÇÏ°Ô µÅ ±Ý¼ÓÈµÈ ³ªÆ®·ý ±ºÁýÇü¼º¿¡ ÀÇÇÑ ¿ë·® °¨¼Ò¸¦ ÃÊ·¡ÇÑ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ Çö»óÀÇ °í¼ÓÀ¸·Î Ãæ¹æÀü½Ã ÇöÀúÇÏ°Ô °üÂûµÈ´Ù.
¸í½ÂÅà ±³¼ö´Â “ÀÌ·¯ÇÑ ¸ÞÄ¿´ÏÁòÀ» ¹ÙÅÁÀ¸·Î ÇâÈÄ °³¼±µÈ Ç¥¸é ¹× ÀüÇØÁú ¿¬±¸¸¦ ÅëÇØ ÇϵåÄ«º»ÀÇ ¼º´ÉÀúÇϸ¦ °³¼±ÇÏ°í ÇØ°áÃ¥À» Á¦½ÃÇÏ¿© °í¼º´ÉÀÇ ³ªÆ®·ýÀÌ¿ÂÀüÁö »ó¿ëÈ¿¡ ±â¿©ÇÏ°Ú´Ù”°í ¸»Çß´Ù.
À̹ø ¿¬±¸´Â Çѱ¹°úÇбâ¼úÁ¤º¸Åë½ÅºÎ°¡ Áö¿øÇÏ´Â Çѱ¹¿¬±¸Àç´Ü(NRF)ÀÇ ±¹Á¦¿¬±¸°³¹ßÇÁ·Î±×·¥(NRF-2020R1A6A03043435, 2022H1D3A2A02092011)ÀÇ Áö¿øÀ» ¹Þ¾Æ ¼öÇàµÆ´Ù. ¶ÇÇÑ, »ê¾÷Åë»óÀÚ¿øºÎ°¡ Áö¿øÇÏ´Â ±â¼úÇõ½ÅÇÁ·Î±×·¥(Alchemist Project, 20012196, AI ±â¹Ý ÃÊÀÓ°è ¹°Áú ¹ß±¼)ÀÇ Áö¿øÀ» ¹Þ¾Æ ±¹Á¦ SCI±Þ ÇмúÁöÀÎ Advanced Energy Materials(IF: 27.8)¿¡ °ÔÀçµÆ´Ù.
±èÈñÁ¤ ±âÀÚ penmoim@wsobi.com
<ÀúÀÛ±ÇÀÚ © ¿©¼º¼ÒºñÀڽŹ®, ¹«´Ü ÀüÀç ¹× Àç¹èÆ÷ ±ÝÁö>