이차전지의 내구성을 향상시킬 새로운 영상기술

이차전지의 내구성을 향상시킬 새로운 영상기술

전지의 고장을 연구하기 위해 개발된 새로운 방법이 리튬이온 전지의 내구성과 용량을 향상시키기 위한 잠재적인 기회가 되고 있다. 이 방법은 이런 전지들을 재

생에너지원과 결합시켜 더 광범위한 사용 가능성을 제공해 주게 될 것이다. 

리튬이온 전지는 휴대용 기기 및 전기차량에 동력을 공급하며 재생에너지원이지만 간헐적인 에너지인 풍력이나 태양으로부터 생산된 에너지를 저장하는데 도움을 준다. 그러나 충전과 방전이 거듭됨에 따라, 전지의 고장 및 용량 감소 등으로 내구성을 저하시킨다. 

미국 에너지부 산하 첨단 양성자 선원(APS: Advanced Photon Source)은 독특한 엑스레이 기술을 사용해 사용 중인 전지의 나노역학(Nanomechanics)적 측면에서의 놀라운 동력학을 밝혔으며, 탄성에너지(Elastic Energy)의 생성을 최소화함으로써 전지 고장을 감소시킬 수 있는 방법을 제공해주고 있다. 

리튬이온은 전극 사이를 이동함에 따라 물질에 스트레인(Strain)을 발생시키며 심지어는 구조를 변형시키기도 해 결함을 유발한다. 더 신뢰성 있는 전극을 위한 설계는 리튬이온과 전극의 상호작용에 대한 심오한 이해를 기반으로 한다. 그러나 지금까지 과학자들은 실제 사용조건에서 전지 내 단일 나노입자의 거동을 충분히 분석할 수 없었다. 

APS, 캘리포니아대학, SLAC 국립가속기연구소 및 자유전자 레이저 센터(Center for Free-Electron Laser Science)의 과학자들은 결맞음 X선 회절 이미징 방법(CDI: Coherent X - ray Diffraction Imaging)을 사용해 사용 중인 동전 모양의 전지의 전극에서 개별 나노입자의 3차원적인 스트레인을 지도화했다. 

이 새로운 방식은 전하를 운반하는 근간을 이루는 과정의 비밀을 밝혀주고 있으며, 내구성이 긴 경제적인 전지를 설계할 수 있는 가이드를 제공해 줄 것으로 기대되고 있다. 본 발견은 실제 조건 아래에서 전지의 사이클링을 연구하기 위해 CDI를 활용함으로써 가능해졌다. 

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 이차전지의 내구성을 향상시킬 새로운 영상기술