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27935 2017.12.17 07:37 PM 조회수 : 1037


리튬계 배터리가 완전방전되는게 수명에 안 좋다는 학술적 근거가 있나요??

	2017.12.17 07:41 PM
	최고의 Li-이온 배터리라도 성능이 시간이 지남에 따라 감소된다. 최근 그 이유가 HZB의 연구원들에 의해 규명되어 화제가 되고 있다. 연구원들은 충전과 방전 과정 중 Li-이온 배터리 음극 물질 내에서 발생하는 원자 재배열을 직접 관찰했다. 원자 배열 내에서 이런 번복적인 변화는 충전 주기 도중 Li-이온 배터리의 성능 감소의 주된 원인이며 물질의 결정 구조 파괴를 주도할 수 있다. 이 결과는 "Structural Changes in Li2MnO3 Cathode Material for Li-Ion Batteries"라는 제목으로 Advanced Energy Materials 지에 최근 게재되었다. 재충전 가능 Li-이온 배터리는 휴대폰, 랩톱 컴퓨터, 카메라 등과 같은 다양한 휴대 전자소자들의 전력원이며 자동차 산업에서 점차 응용들이 증가하고 있다. 뮌스테르 대학 Martin Winter 교수의 연구 그룹과 합동 연구하는 젊은 과학자들과 동료들은 고용량 Li-풍부 음극 물질 내 전기화학 과정들에 깊은 관심을 가지고 있었다. 이 음극 물질은 (x)Li2MnO3*(1-x)LiMO2이고 “M”은 망간, 크롬, 철과 같은 전이 금속이다. 이 물질들은 상용으로 유용한 음극 물질에 비해 두 배의 용량을 이동시키고 매우 높은 방전용량비를 선보이기 때문에 차세대 리튬-이온 배터리에 대한 최고의 성능을 제공할 것으로 기대되고 있다. 여기서 방전용량비는 짧은 시간 혹은 매우 높은 전류에서 충전하거나 방전할 수 있는가를 나타낸다. 그러나, 배터리 음극 물질을 가격 효율적이고 환경 친화적으로 만드는 니켈과 코발트와 같은 희귀, 독성 원소들은 매우 적게 함유하고 있다. 이런 매력적인 특성에도 불구하고, Li-풍부 음극 물질은 배터리의 에너지 밀도가 줄어드는 전압-페이드 (fade) 메커니즘으로 불리는 충전 주기 중 배터리 전압의 감소와 같은 단점을 가지고 있다. 또한, Li2MnO3이 전기화학적으로 비활성이라고 믿고 있기 때문에 Li-풍부 물질의 전기화학적인 과정들 내에서 Li2MnO3의 역할에 관해 많은 의문을 지니고 있다. 이 질문들에 대한 대답들은 Li2MnO3 내 전기화학 과정들과 관련 구조적인 변화들을 철저히 이해하는데 달려있다. 과학자들은 HZB의 BESSY II와 DESY의 DORIS 싱크로트론 시설들을 이용하여 엑스선 흡수 분광기 (XAS)에 의해 첫 번째와 33번째 충전 주기 중 Li2MnO3의 충전-방전 샘플들을 조사했다. XAS의 원소 선택성은 물질 내 개별 원자 형태에서 일어나는 전자, 화학, 구조적인 변화들을 조사할 수 있는 특별한 기회를 제공한다. 원소-특수 정보의 결합은 물질의 장거리 구조 내 평균 변화들을 제공하는 엑스선 회선에서 얻기 힘든 것이다. 연구원들은 Li+-H+ 교환의 결과로 첫 번째 충전 중 물질로부터의 산소 제거와 산소층의 전단현상을 관찰했다. 이 현상들은 다양한 연구 그룹들에 의해 이전부터 제안된 것이다. 충전 주기 중 원자 층의 반복적인 전단의 누적 효과는 물질이 원자 배열 내 주기성을 점차 잃어가 배터리의 전기화학적인 성능이 충전주기에 따라 감소되는 것이다. Li2MnO3 내 관찰된 구조 변화들은 Li-풍부 물질들 내에서 전기화학적인 활성화 메커니즘에 관한 중요한 실마리를 제공하고 있다. 지금까지 연구된 일련의 Li-풍부 음극 물질들은 Li2MnO3의 경우에서 관찰되는 것처럼 비슷한 구조적인 변화들을 보였다. Li-풍부 음극 물질들 내 전기화학적인 과정들은 좀 더 많은 이해를 가져왔고 이러한 지식들은 음극 물질의 충전주기 성능을 개선하는데 이용될 수 있을 것이다. 그림 설명: (왼쪽) 이 물질의 원래 구조는 산소 층의 ABCABC 배열을 가지고 있다. (오른쪽) 충전 과정 중 Li+-H+ 교환으로 인해 이 배열은 ABBCCA로 붕괴되었다 출처: KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

	2017.12.17 07:49 PM
	디벨로이드 은가비님

	2017.12.17 09:01 PM
	7시 37분 , 7시 41분.. 4분 만에 이 긴글을 다써서 올리신건가요? 우와~ 타자 엄청 빠르시네요^^

	2017.12.17 09:03 PM
	복붙한거같은데

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