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문제 정의

  • 전기화학적 in-situ 기법은 말 그대로 전기화학 반응이 일어나는 상태에서 실시간으로 측정 장비와 연결하여 데이터를 얻는 것으로 이를 이용하면 시스템에서의 전기화학 반응의 가장 기본적인 메커니즘을 쉽게 이해할 수 있는 단서를 제공하고 또 반응의 부산물 등을 측정하여 시스템의 안정성 등을 평가할 수 있다. 국내에서는 아직 이러한 전기화학적 in-situ TEM 분석에 관한 연구는 보고되지 않은 것으로 확인되나 국외의 경우 SNL과 PNNL 등에서 최근 ionic-liquid 기반의 고체전해질을 사용하여 전극/전해질 계면반응 및 전극내 구조변화를 전기화학적 in-situ TEM 기법을 이용하여 규명하고자 시도하였다21,22). 그러나, 실제 대다수 이차전지 시스템에서는 비수계 액체전해질이 사용되고 이러한 전극/전해질 계면에서 일어나는 solid-liquid interaction을 전기화학 반응 중 실시간으로 분석하기 위해서는 아직 기술적으로 해결되어야 할 난제들이 많아 아직은 개발 초기 단계에 있는 실정이다.
  • 신소재의 첨단 연구에서는 분석 분야의 기초지식이 신소재 개발에 필요한 참신한 아이디어를 제시할 수도 있으며, 소재 기술 분야의 신기술을 분석기술에 적용할 수도 있는 것이다. 아무쪼록 이 글이 이차전지 소재개발에 관여하는 많은 과학자들과 소재 분석기술자들에게 큰 도움이 되었으면 하는 마음을 기원하며 이만 글을 줄이고자 한다.
  • 이차전지 전극소재 분석기술에 향후 많은 활용이 예상되는 대표적인 분석기술인 방사광 가속기, 핵자기 공명장치 그리고 전자현미경 기술들에 대하여 그 기술특성과 응용 사례들을 정리해 보았다. 그러나 더욱 중용한 것은 전극소재 분야와 분석기술 분야가 상호간에 서로 긴밀하게 협력하고, 충분한 소통를 통하여 문제점 들을 해결해야 하는 점이라고 생각된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이차전지의 4대 핵심소재 중 전기화학 반응에 실제로 참여하며 전지의 성능에 가장 큰 영향을 주는 것은 무엇인가? 이차전지의 4대 핵심소재는 양극소재, 음극소재, 전해질, 분리막으로 나누어지며, 이중 특히 전기화학 반응에 실제로 참여하며 전지의 성능에 가장 큰 영향을 주는 것은 양극소재와 음극소재이다. 따라서 이들 양극 및 음극소재의 반응 거동 및 열화 메커니즘에 대한 이해는 매우 중요하며 이를 바탕으로 기존 소재의 개선 및 새로운 소재에 대한 연구가 가능해진다.
이차전지의 4대 핵심소재는 무엇인가? 이차전지의 4대 핵심소재는 양극소재, 음극소재, 전해질, 분리막으로 나누어지며, 이중 특히 전기화학 반응에 실제로 참여하며 전지의 성능에 가장 큰 영향을 주는 것은 양극소재와 음극소재이다. 따라서 이들 양극 및 음극소재의 반응 거동 및 열화 메커니즘에 대한 이해는 매우 중요하며 이를 바탕으로 기존 소재의 개선 및 새로운 소재에 대한 연구가 가능해진다.
고체 핵자기공명 분석은 액체 핵자기공명 분석과 어떠한 차이점이 있는가? 특히 양극활물질에서 리튬이온과 전이금속산화물과의 결합구조설계 및 구조 동역학 연구에 있어서 핵자기공명 (NMR, Nuclear Magnetic Resonance) 분석 기술의 활용이 새롭게 관심을 모으고 있다. 리튬이온이차전지의 활물질 개발에는 고체 NMR 분석기술이 많이 적용되며 고체 NMR 분석은 액체 NMR 분석과는 다르게 측정 신호가 비교적 매우 넓은 spectrum 폭을 가지고 있다. 따라서 먼저 다양한 리튬 전이금속산화물에서 7Li, 6Li 핵에 대한 NMR 신호를 얻고, 이 신호의 미세한 차이에 대하여 주변 물질과의 상호 작용을 해석하면서 최적의 리튬이온 이차전지의 활물질 구조연구를 수행하게 된다.
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