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KAIST, 배터리 이온 이동 분석 '가짜 신호' 원인 규명

KAIST 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀은 육종민 교수 연구팀, 생명화학공학과 최남순 교수 연구팀과 공동연구를 통해 배터리 나노 분석 과정에서 발생하는 측정 오류의 원인을 확인했다고 7일 밝혔다. 연구팀은 원자힘현미경(AFM) 기반 전기화학 변형 현미경(ESM) 분석에서 배터리 소재의 표면 굴곡이 실제 이온 이동과 유사한 신호를 만들 수 있다는 점을 확인했으며, 이온이 움직이지 않는 단결정 실리콘에 미세한 홈을 만든 실험과 흑연 음극·나트륨 고체전해질에서도 같은 현상이 나타났다. 해결책으로는 아르곤 이온 빔을 이용한 냉각식 단면 연마기(CCP)로 표면을 평탄화하는 방법을 제시했고, 표면 거칠기를 낮추자 신호 오류가 크게 줄고 평탄화 전 강하게 나타났던 입계(grain boundary)의 ESM 신호가 사라졌다. 연구팀은 이 분석법이 리튬이온전지뿐 아니라 전고체전지와 나트륨이온전지 등 차세대 배터리 소재 연구에도 활용될 것으로 기대했다. 연구 결과는 국제 학술지 '스몰 메서즈(Small Methods)'에 게재됐다.

9월 7일