KIST, 리튬이온전지 수명 단축 메커니즘 규명
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KIST, 리튬이온전지 수명 단축 메커니즘 규명
  • 선연수 기자
  • 승인 2019.12.04 13:40
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[테크월드=선연수 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구단 장원영 박사, 전북분원 탄소융합소재연구센터 김승민 박사 공동연구팀은 전기자동차용 리튬이온배터리의 급속한 배터리 사용 시에 전극 소재의 변형과 전기화학 성능 저하 정도를 규명할 수 있는 플랫폼을 구축했다.

 

KIST 연구진은 리튬이온전지의 급속 충·방전 등 전기차의 다양한 주행환경에서 작동 오류와 안전사고를 초래할 수 있는 전극 소재의 변형을 분석했다. 연구진은 다양한 투과전자현미경 분석기법(고분해능 이미징 기법, 전자에너지 분광분석법, 전자회절 분석법 등)을 활용해 각각 마이크로·나노 스케일에서 전극 구조를 관찰,분석했다.

이로 인해 급가속 등의 빠른 속도의 방전 현상은 양극으로 전달되는 리튬이온의 양을 제한해, 불완전하게 회복된 전극 물질의 내부 변형이 결국 전지 용량 감소와 수명 단축의 요인임을 밝혔다. 특히 고용량 사용을 위해 고전압으로 충·방전을 하게 되고, 이런 전극 구조의 불안정성은 더욱 높아짐을 확인했다.

KIST 연구진은 성능 저하로 이어지는 전극 내부구조에서 일어나는 미세한 초기변화를 다양한 범위에서 한눈에 확인할 수 있는 전지 소재의 성능 저하 분석 플랫폼을 확립했고, 전지 소재의 성능 저하 메커니즘을 규명해냈다.

KIST 장원영 박사는 “본 연구를 통해 전기자동차의 급가속 시 불규칙한 전지 소재 내부 변형으로 인한 배터리 성능 저하 메커니즘을 밝혀냈다”며, “이를 바탕으로 향후 급가속 시 배터리 성능에 문제가 없는 안정한 배터리 소재 개발을 위해 매진할 계획”이라고 밝혔다.