본교 화공생명공학과 백서인 교수 연구팀의 장호연 연구원은 한국전자기술연구원 (KETI) 김현승 박사 연구팀, 성균관대학교 문준영 교수 연구팀과 공동연구를 수행하여 리튬 이온 배터리 음극 소재에 따른 전극-전해질 계면의 조성 및 특성이 변함을 실험과 시뮬레이션을 통해 규명하였다.

연구팀은 탄소 기반의 음극제와 실리콘 기반의 음극제에서 형성되는 계면의 조성 및 열적 안정성의 차이가 존재함을 확인하였다. 백서인 교수 연구팀은 밀도범함수이론 계산을 통해 탄소 기반의 음극제가 실리콘 기반 음극제보다 전기전도도가 높으며, 전자 하나를 고체에서 떼어낼 때 필요한 열역학적 에너지인 일함수가 더 낮음을 확인하였다. 이러한 이유로 전위가 가해질 때, 전극-전해질 계면에서 전해질 분자가 환원되는 정도의 차이가 생기며, 실리콘 음극 계면에서는 1전자 환원 반응, 탄소 기반 음극 계면에서는 2전자 환원 반응 기반의 전극-전해질 계면 형성되어 탄소 기반 음극제에서 열적 안정성이 높은 전극-전해질 계면이 구성됨을 규명하였다.

본 연구 결과는 에너지 소재 분야의 국제 학술지인 Advanced Energy Materials (Impact factor: 27.8)에 게재되었다.

연구실 홈페이지: https://www.seoinback.com/논문 링크: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/aenm.202302906