신소재공학과 박기대 교수팀과 환경공학과 임동희 교수 연구팀이 공동연구한 연구논문 ‘Novel Lithiophilic Silver Selenide Nanocrystals within Porous Carbon Microsphere: Tailoring Pore Structures for Enhanced Lithium Metal Battery Anodes(다공성 카본 구형 내부의 새로운 친리튬성 실버셀레나이드: 리튬 금속 배터리 음극 특성 향상을 위한 포어 구조 재단)’이 American Chemical Society(ACS) Publication에서 발간하는 저명한 국제학술지 ‘ACS Nano’(재료과학분야 상위 6%, impact factor: 15.8)에 지난 2월 5일자로 온라인 게재됐다. 

 

이번 연구는 최근, 차세대 음극재로 주목을 받고 있는 리튬 금속 배터리에서 반복적인 충방전 과정 중 형성되는 리튬의 가시층 (dendrite)의 형성을 억제하고자 적용하는 다양한 친리튬성 소재에 대해 기존에 바라보지 않았던 새로운 시각을 제안한다. 친리튬성 소재를 다공성 카본 소재 내부에 위치시키며 동시에 카본 소재가 형성하고 있는 포어 구조의 디자인에 따라 리튬층의 안정성을 어떻게 형성할 수 있으며 개선할 수 있는지에 대한 해석을 보여준다. 

 

제안된 연구 결과는 다공성 카본 소재 내부의 나노 결정을 위치시키며 소재의 포어 구조를 다양하게 디자인할 수 있는 합성 전략을 새롭게 제시하며 이차전지 전극 소재 뿐만 아니라 촉매, 센서, 바이오 등 다양한 분야까지 다양하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 

 

특히, 이번 연구는 소재 분야의 전문가인 신소재공학과 박기대 교수 연구팀과 계산과학 분야 전문가인 환경공학과 임동희 교수 연구팀이 공동 연구를 통해 새롭게 제안되는 실버셀레나이드 물질에 대해서 계산과학이 접목되어 소재의 친리튬성 해석에 대한 증명을 보여준다.

 

박기대 교수와 임동희 교수가 교신저자로 신소재공학과 서효영(석사 2년), 김영범(석사 졸업, 이상 지도교수 박기대), 환경공학과 틸라이(Thillai Govindaraja Senthamaraikannan, 박사후연구원, 지도교수 임동희)씨가 공동 제1저자로 참여했으며, 고려대학교 신소재공학부 강윤찬 교수가 공동연구자로 참여했다.

 

한편, 이 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업 기본연구와 집단연구사업인 지역혁신 선도연구센터(RLRC)사업, 과학기술사업화진흥원의 학연 협력 플랫폼 구축 사업(UNI-CORE), 충북대 BK21 Four 사업의 지원을 받아 수행됐다.