'Li-Si alloy 음극의 복합화 설계를 통한 황화물계 전고체전지의 화학-기계적 파괴 억제에 관한 연구' 논문 및 연구팀. (사진=창원대 제공)

창원대학교는 BK21 소재혁신선도 플랫폼 교육연구단의 김민형 씨, 김민주 학생, 오영선 씨, 임형태 교수가 참여한 'Li-Si alloy 음극의 복합화 설계를 통한 황화물계 전고체전지의 화학-기계적 파괴 억제에 관한 연구(Design Strategies of Li–Si Alloy Anode for Mitigating Chemo-Mechanical Degradation in Sulfide-Based All-Solid-State Batteries)' 논문이 재료과학분야 국제 저명 학술지인 'Advanced Science(IF 17.521, 재료과학분야 상위 5.94%)' 6월 온라인판에 게재됐다고 12일 밝혔다.

해당 논문에 따르면 황화물계 전고체전지는 제한적인 전기화학안정창으로 인해 충방전 전압 범위가 좁고 이를 벗어나게 되면 화학-기계적 파괴가 일어날 수 있으며, 이 같은 현상은 Li-Si alloy와 같은 고용량 음극재를 사용하면 더 심화될 수 있다.

이번 연구에서는 전해질과 복합체로 음극을 구성함으로써 전지가 과충전돼도 300 사이클 이상 가역적으로 구동할 수 있음을 최초로 증명했다. 특히 전고체전지에서 구현하기 어려운 'three-electrode system'을 적용해 전해질의 redox activity 및 활물질의 lithiation/de-lithiation 메커니즘을 각 전극별로 분석했다는 점에서 더욱 더 의미가 깊다고 할 수 있다.

김민형 씨는 지난 2월 창원대 소재융합시스템공학과 석사 학위 취득 후 일본 큐슈대학 재료공학과 박사과정으로 진학해 에너지 변환 소재 연구를 이어나가고 있으며, 오영선 씨는 창원대 졸업 후 삼성 SDI 합격해 내달부터 이차전지 셀/소재 개발 업무를 담당할 예정이다. 김민주 학생은 현재 창원대 소재융합시스템공학과 석사 1년차로 후속 연구를 진행 중이다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 '중견연구자지원사업'과 '4단계 BK21사업' 등의 지원을 받아 수행됐다.