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앞으로 실리콘을 리튬이온전지의 음극소재로 사용할 수 있는 길이 열렸다.
한국기초과학지원연구원(KBSI) 강릉센터 조지웅(사진) 박사팀은 미국 일리노이대, 노스웨스턴대, 아르곤연구소와 공동연구를 통해 리튬이온 충방전 시 실리콘의 3차원 나노금속틀에 작용하는 응력과 변형과의 상관관계를 밝혀 이를 정량화하는데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구는 주사전자현미경, 투과전자현미경, 원자현미경 등을 이용해 재료 표면에 발생하는 변형만을 분석하는 기존 연구방법에서 벗어나 복잡한 구조의 시료 내부에서 발생하는 변형까지 분석할 수 있는 ‘입자가속기를 활용한 X선 회절법’을 적용했다. ‘입자가속기를 활용한 X선 회절법’은 반도체·세라믹 등 신소재분야는 물론 환경소재, 나노·바이오 융합소재, 의료진단 분야에 이르기까지 폭넓게 활용될 전망이다.
조 박사는 “실리콘소재를 활용한 리튬이온전지의 변형률과 응력분포를 충방전 시 실시간으로 분석할 수 있게 됐다”며 “이를 기반으로 3차원 나노구조를 활용한 실리콘 리튬이온전지의 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 내다봤다.
이번 연구 성과는 에너지 분야 세계적 학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머테리얼스 지 5월 26일자 온라인판에 게재됐다.
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