출처 : 동아사이언스
링크 : https://www.dongascience.com/ko/news/79441
요약 : 전기차,에너지저장장치에 쓰이는 리튬이온배터리의 성능 저하 원인이 규명되었습니다. 충전이 끝나고도 전극 내부에서 리튬이온이 입자 사이를 이동하여 특정 입자의 전기화학적 부담을 높이는 것입니다. 김민규 인하대 교수팀이 리튬이온배터리 전극 내부의 입자 간 충전상태 불균형으로 리튬이온 이동이 배터리 열화를 촉진시킨다는 사실을 밝혔다고 합니다. 열화 현상은 고용량 배터리가 충전,방전이 반복될수록 성능이 저하되는 것을 말합니다. 기존엔 단일 소재 또는 개별 입자의 구조적 안정성에만 집중하여 전극 수준의 여러 입자 상호작용으로 발생하는 열화 과정에서의 원리를 밝히기 어려웠습니다. 하지만 연구팀은 두종류의 크기가 다른 양극 입자를 여러 비율로 섞어 복합전극을 제작했고, 반응 분해 분석 플랫폼과 방사광 기반 마이크로 X선 회절 매핑, 투과 X선 현미경 기술을 활용하여 복합전극 전체와 개별 입자 내부의 반응 분포를 추적했으며 결과적으로 충전을 멈춘 후 리튬 이온이 자발적으로 배열을 바꾸는 것이 드러났고 이 과정에서 열화를 촉진한다고 합니다. 김민규 교수는 “우수한 소재라도 전극 안에서 다른 입자들과 반응 속도가 맞지 않으면 특정 입자가 선택적으로 망가질 수 있음을 보여준다”며 향후 전극을 구성하는 모든 입자가 균일하고 동기화된 방식으로 반응하도록 설계하는 것이 고용량, 장수명 배터리 개발의 기준이 될것이라고 말했습니다.
한 줄 요약 : 고용량 배터리는 충전, 방전과정에서 자발적으로 배열이 바뀌어 열화 현상이 일어납니다. 열화 현상이 거듭될수록 성능이 저하되기에 미래엔 고용량 배터리를 만드는 기준이 최대한 입자 배열이 균일하게 만들어 배터리 수명을 늘리려고 할 것입니다. 이에 관하여 조사해보니 충전,방전으로 인한 성능 저하 이외에도 겨울철 리튬이온배터리의 효율이 감소하고, 내부 단락이나 온도 상승으로 인해 화재가 일어나거나 폭발하는 열폭주 현상에 대해 깊게 조사해보고 싶다고 생각이 들었습니다. 리튬이온배터리가 일상생활에서도 쓰이는 만큼 안전성에 대한 문제점에 대해 이해하고 혹시모를 위험을 방지하기 위해서 꼭 알아보고 싶습니다.
