로더
[X]

장비신청절차

1. '장비리스트' 메뉴에서 장비들을 확인하고 원하는 장비를 우측의 아이콘을 눌러 선택한다.

장비신청절차 1

2. 선택한 장비를 이후에 장비사용신청목록에 추가할지 여부를 선택한다.

장비신청절차 2

3. 추가 후 곧바로 장비사용신청을 진행할지 여부를 선택한다.('취소' 시 1번 단계의 작업 다시 진행 가능)

장비신청절차 3

4. 장비사용신청을 진행한다.
- 이용기간 : 이용할 기간을 시작일부터 종료일까지 선택한다.
- 이용시간 : 이용기간동안 몇시부터 몇시까지 장비를 이용할건지를 선택한다.
- 수행하고자 하는 작업내역 : 위의 장비들을 이용하여 어떠한 작업을 수행하고자 하는지 자세하게 작성한다.

장비신청절차 4

5. 작업 수행에 있어서 어떤 장비를 사용해야 할 지 모르는 경우
- 장비리스트와 장비정보 화면에서 장비들의 스펙을 확인 후 유사하다고 생각되는 장비들을 추가해준다.

장비신청절차 5


업체명
사용시간
업체명
사용시간
사용목적

스킵 네비게이션


최신소식

KAIST, 나트륨 이차전지의 음극 소재 원리 규명
관리자 | 2019-07-01 | 조회 704
KAIST(카이스트, 총장 신성철) 신소재공학과 육종민 교수 연구팀이 황화구리를 기반으로 한 나트륨 이차전지 전극 재료의 나트륨 저장 원리를 30일 밝혔다.

나트륨 이차전지는 1일 1회 충, 방전 시 5년 이상 사용할 수 있는 우수한 성능을 가진 전지로, 이번 연구를 통해 수명이 긴 전극 재료 개발에 기여할 것으로 예상된다.

연구팀의 이번 연구는 높은 저장 용량을 가지는 소재의 충방전 반복에 따른 열화 방지 관련 핵심원리를 규명했다는 점에서 의의가 있다. 황화구리는 지구상에 풍부한 구리와 황으로 이뤄져 있어 다른 나트륨 저장 소재 대비 경쟁력이 높아 나트륨 전지의 상용화를 크게 앞당길 것으로 기대된다.

박재열 박사과정이 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Sciences)’ 6월호 표지논문(Inside back cover)에 선정됐다.

리튬 이온 전지는 휴대전화, 전기차 등 일상과 밀접한 다양한 곳에 사용된다. 리튬 이온 전지의 원자재인 리튬, 코발트, 니켈 등은 매장지역이 한정돼 있어 가격 흐름이 매우 불안정하다. 2018년에는 수요가 급등해 공급량이 부족해져 리튬과 코발트 가격이 한때 3배 이상 급등하기도 했다.

 
(왼쪽부터) 육종민 교수, 박재열, 박지수 박사과정. /KAIST 제공

이런 문제를 해결하기 위해 리튬 이온 전지의 대안으로 나트륨 이온 전지가 주목받고 있다. 리튬이 지구 지표면에 0.005%만 존재하는 반면 나트륨은 그 500배 이상인 2.6% 존재해 원자재 공급 문제를 해결할 수 있다. 따라서 리튬 이온 전지 대비 저렴한 가격으로 같은 용량의 에너지를 저장할 수 있을 것으로 전망된다.

하지만 리튬 이온 전지의 음극 재료인 흑연은 나트륨의 저장에 적합하지 않다. 그 이유는 흑연 층 사이에 리튬 이온들이 삽입(intercalation)되며 저장되는데 나트륨 이온을 저장하기에는 흑연의 층간 거리가 너무 좁기 때문이다.

비슷한 이유로 다른 삽입반응을 거치는 나트륨 저장물질들도 저장 용량이 낮다. 낮은 저장 용량 문제를 해결하기 위해서는 높은 저장 용량을 얻을 수 있는 전환(conversion)반응이나 합금(alloying) 반응을 거치는 물질을 사용해야만 한다. 그러나 이 두 가지 반응을 이용하면 부피팽창이 너무 커지고 급격한 결정구조의 변화에 따라 입자가 분쇄돼 성능이 빠르게 저하된다.

육 교수 연구팀은 일반적인 통념과 달리 황화구리는 전환반응을 거침에도 불구하고 오히려 저장 용량이 회복되며 안정적인 충방전이 가능하다는 사실을 발견했고 그 원리를 투과전자현미경을 이용해 관찰했다. 그 결과 전환반응에서 유사 정합 경계면 (두 상 혹은 두 결정립 사이의 결정 격자의 합이 잘 맞는 경계면) 을 형성해 입자의 분쇄를 막아준다는 사실을 밝혀냈다.

일반적인 전환반응의 경우 전환반응 전후의 결정구조가 완전히 다르고 부피팽창도 크기 때문에 입자가 분쇄돼 성능 열화를 유발한다. 그러나 황화구리는 나트륨 저장에 따라 유동적인 결정구조 변화를 해 유사 정합 경계면을 형성하고, 이는 입자의 분쇄를 막아주는 결정적인 역할을 한다고 연구팀은 설명했다.

그 결과 황화구리는 입자의 크기나 형상에 상관없이 높은 나트륨 저장 성능을 보이는  것을 확인했다. 수십, 수백 마이크로미터 크기의 별다른 최적화를 거치지 않은 황화구리 입자가 기존 흑연의 이론 용량 대비 약 17% 높은 ~436mAh/g의 저장 용량을 갖고, 2000회 이상의 충, 방전에도 93% 이상의 저장 용량을 유지함을 확인했다.

육 교수는"이번 연구가 미세먼지 해결을 위한 고성능 배터리 개발에 이바지할 수 있을 것"이라고 말했다.