1. 논문명, 저자정보
- 저널명 : Energy Storage Materials
- 논문명 : Realizing superior energy in a full-cell LIB employing a Li-metal
anode via the rational design of a Cu-scaffold host structure with
an extremely high porosity
- 저자 정보 : 송하용 박사과정 (제1저자, 지스트), 엄광섭 교수 (교신저자,
지스트)
1. 리튬 금속 음극의 문제점
○ 리튬 금속 음극은 기존 흑연 음극과 비교하여, 배터리의 출력 전압을 높일 수
있으며, 중량당 에너지 저장량 또한 약 10배 가량 높아, 이론상 가장 높은
에너지 저장량을 실현할 수 있는 음극 재료이며, 실제로 초기의 배터리는 리튬
금속 음극을 채택하여 배터리를 제작하였다. 하지만, 리튬의 독특한
덴드라이트 형태의 전착(electrodeposition) 거동 때문에, 배터리의 충전
과정에서 리튬 금속이 긴 수지 형태로 성장하고, 이는 전극의 부피 심각한
변화를 야기하며 배터리의 수명을 단축시키는 주된 원인이다. 또한 덴드라이트
형태로 성장한 리튬 금속은 배터리의 단락을 야기하기도 하며, 심각할 경우
폭발의 위험성이 있기 때문에 사용이 중단되었다.
2. 기존 다공성 구조체를 사용하는 리튬 금속 음극과 그 문제점
○ 다공성 구조체를 이용하여 리튬 금속을 저장하려는 시도는 다음과 같은
장점을 갖는다. (1) 다공성 구조체의 넓은 표면적 덕분에 전류 밀도가
분산되어 리튬의 핵생성 량이 많아지는 점, (2) 내부 기공에서 리튬이
성장함으로써 성장한 리튬이 반대쪽 전극에 도달하지 못하여 단락을 야기하지
않는 점, (3) 내부 기공에서 리튬이 성장함으로써 전극의 부피가 다공성
구조체의 부피 이상 성장하지 않는다는 점 등이 있다.