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(모교소식) 심준섭 교수(전자융합공학과) 연구팀, 3차원 그래핀 기반 장수명 고용량 리튬 이온 배터리 기술 개발

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작성자총동문회사무국 댓글 0건 조회 10회 작성일 25-07-03 15:48

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심준섭 교수(전자융합공학과) 연구팀,

3차원 그래핀 기반 장수명 고용량 리튬 이온 배터리 기술 개발

- Journal of Power Sources (IF 8.1, JCR Q1) 논문 게재차세대 배터리 핵심 소재 기술 주목 -

 

모교 심준섭 교수(전자융합공학과) 연구팀이 고용량과 장수명 특성을 동시에 갖춘 리튬 이온 배터리 음극 소재를 개발하며, 차세대 배터리 기술의 새로운 가능성을 제시했다. 이번 연구 성과는 에너지 저장장치 분야의 세계적 권위 학술지인 Journal of Power Sources (Impact Factor 8.1, JCR Q1)에 최근 게재되었다.

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심준섭 교수()와 마하부부 박사()


연구팀은 그래핀(Graphene) 소재의 강한 기계적 강도와 높은 전기 전도성을 극대화하기 위해, 환원 그래핀(rGO, Reduced Graphene Oxide)과 레이저 유도 그래핀(LIG, Laser-Induced Graphene)을 혼합한 고밀도 3차원 구조의 그래핀 시트를 개발했다. 이를 통해 충·방전 과정에서의 전극 변형과 손상을 효과적으로 억제하면서도 높은 배터리 용량을 유지할 수 있는 새로운 음극 소재를 구현했다.

 

실험 결과, 개발된 그래핀 음극은 300회 충·방전 후에도 635mAh/g의 용량을 유지했고, 쿨롱 효율(Coulombic efficiency)99%, 초기 용량의 91%를 달성해 기존 상용 음극재 대비 뛰어난 성능을 입증했다. 특히, NCM811 양극과 결합한 풀 셀에서도 100회 충·방전 후 93% 용량 유지율을 보여, 실제 배터리 셀 적용 가능성을 확인했다.

 

현재 리튬 이온 배터리 산업에서 그래핀은 고속 충전 및 장수명 특성으로 주목받고 있다. 하지만 높은 표면적으로 인한 에너지 밀도 저하, 충방전 초기 비가역적 용량 손실, 그리고 소재의 응집 문제로 인해 상용화에는 한계가 존재해왔다. 이번 연구는 3차원 그래핀 구조를 통해 이러한 한계를 극복한 사례로, 전기차용 배터리를 포함한 다양한 에너지 저장장치에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

 

심준섭 교수는 그래핀은 고속 충전이 가능하면서도 수명이 긴 배터리 개발에 핵심적인 소재라며, “이번에 개발한 3차원 구조의 그래핀 음극은 기존 문제를 해결하며 실사용 환경에서도 높은 성능을 유지할 수 있는 가능성을 보여준다고 밝혔다.

 

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3차원 그래핀을 이용한 장수명 고용량 리튬 이온 배터리 기술

 

한편, 이번 연구는 중소벤처기업부가 주관하는 초격차 스타트업 10003차원 그래핀을 이용한 장수명 고용량 리튬 이온 배터리 기술 프로젝트(DIPS 10003차원 그래핀을 이용한 장수명 고용량 리튬 이온 배터리 기술)와 광운대학교 교내연구비 지원을 받아 수행되었다.

 

???? 논문 링크: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775325013291

 

 

출처 : 광운대학교 최신연구성과 (kw.ac.kr)

 

 

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