3차원 전극 구조 분석 기반 전고체전지 연구

Abstract

전고체전지(All-solid-state Battery)는 탁월한 안전성 확보가 가능하기 때문에 전기자동차용 차세대 이차전지 후보로 각광을 받고 있다. 하지만, 전고체전극 내 이온전도채널 및 활물질/전해질 접촉 면적 확보는 전고체전지가 해결해야 되는 이슈 중 하나이다. 특히, 전극 내 대부분의 공극을 액체전해질이 채우는 기존 전극 시스템 대비, 전고체전극 내에서는 전고체전해질의 부피 분율, 입자 형태 및 크기, 전해질 소재의 기계적 강도 등 고려할 사항이 기하급수적으로 늘어나게 된다. 이런 어려움을 극복하기 위해 3D 전극 구조 모델을 이용하는 방법이 개발되고 있다. 본 연구에서는 전고체전극 구조를 GeoDict란 툴로 만들어 내고, 활물질/고체전해질 접촉 면적, 유효 전기/이온전도도 등의 물리적 인자를 분석하고 전기화학적 모델에 적용한 결과를 포함한다. 또한, 전고체전해질의 차원 제어에 따른 전고체전극의 물리화학적 인자 분석 결과를 통한 전극 설계 방법론을 제시한다.