Li의 전압 감쇠를 최소화하는 새로운 LMR 음극

2023년 8월 7일 특집

이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

사실 확인된

동료 검토 출판물

신뢰할 수 있는 출처

교정하다

작성자: Ingrid Fadelli, Tech Xplore

LiB(리튬 이온 배터리)는 Li 이온의 가역적 환원을 활용하여 에너지를 저장하는 충전식 배터리로, 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 배터리 기술 중 하나입니다. 이 배터리는 스마트폰, 헤드폰, PC부터 스마트 가전제품, 전기 자동차에 이르기까지 다양한 장치에 전원을 공급합니다.

홍콩 시립대학교, 노스웨스턴 대학교 및 미국의 기타 연구소 연구진은 LiB의 성능을 향상하고 수명을 연장하며 에너지 용량을 늘릴 수 있는 전략과 솔루션을 고안하기 위해 노력해 왔습니다. 최근 네이처 에너지(Nature Energy)에 발표된 논문에서 연구팀은 기존 음극의 잘 알려진 한계를 해결하여 LiB의 용량을 늘릴 수 있는 새로운 음극을 소개했습니다.

연구를 수행한 연구원 중 한 명인 Qi Liu 교수는 TechXplore에 "휴대폰 배터리가 훨씬 더 오래 지속되고 전기 자동차가 한 번 충전으로 더 멀리 갈 수 있는 세상을 상상해 보세요"라고 말했습니다. "그것이 우리가 이루고자 하는 꿈입니다. 현대 전기 장치와 전기 자동차의 전원인 LiB를 개선함으로써 말입니다. 우리의 최근 연구는 리튬 및 망간이 풍부한(LMR) 층형 음극이라고 불리는 특정 유형의 재료에 중점을 두고 있습니다. 현재의 상업용 음극보다 훨씬 더 많은 에너지를 저장할 수 있는 잠재력이 있습니다."

LMR 적층형 음극은 음극의 급격한 열화와 배터리의 전압 손실을 수반하는 '전압 감쇠' 현상에 취약한 것으로 알려져 있다. 이 중요하고 광범위하게 조사된 문제는 LiB의 성능을 크게 제한하여 배터리 솔루션으로서의 전반적인 잠재력을 제한합니다.

Liu 교수는 “우리는 이 전압 감쇠 문제를 해결하기 위해 노력하는 전 세계 연구자들이 직면한 과제에서 영감을 받았습니다.”라고 설명했습니다. "일부 뛰어난 인재들은 이미 음극 물질을 코팅하거나 구조를 안정화하기 위해 새로운 요소를 도입하는 것과 같은 아이디어를 제안했지만 이러한 노력에도 불구하고 문제는 해결되지 않았습니다."

최근 독특한 O2 적층 구조를 특징으로 하는 LMR 소재에 대한 관심이 급증하고 있습니다. 특히, 이러한 재료는 기존 O3형 LMR에 비해 전압 감쇠가 더 낮습니다. 독특한 O2 스태킹은 본질적으로 불안정한 벌집 격자의 국부적 구조를 미세 조정할 수 있는 기회도 제공합니다.

이러한 발견에서 영감을 얻어 Liu 교수와 그의 동료들은 새로운 O2 유형 기반 LMR 음극을 구성하려고 시도했습니다. 연구진의 주요 목표는 LMR 재료의 특징적인 벌집 모양 구조를 안정화하는 것이었습니다.