韓国科学技術院（KAIST）新素材工学科のホン・スンボム教授研究チームがこのほど、負極材であるリチウム金属の劣化メカニズムをナノサイズで解明した。リチウム電池の寿命を大幅に改善し、爆発原因も事前に取り除く手がかりとなる。研究結果は、新素材・化学・化学工学分野の国際学術誌「ACS Energy Letters」に2月24日付の表紙論文として掲載された。
研究の筆頭著者である新素材工学科修士・博士統合課程のキム・ソンヒョン氏は、メガ・ニュース（MEGA News）のパク・ヒボム記者の取材に対し、「リチウム電池の充電と放電時に、リチウムイオンが負極材表面のあちこちに固まって付着することを確認した。これを制御すれば、寿命を大幅に延ばしたり、爆発原因であるデンドライト（樹枝状晶）を除去して安全性も確保できるだろう」と語った。
研究チームは、電池内部を「リアルタイム電気化学原子間力顕微鏡（in situ EC-AFM）」を用いて、バッテリー内部でリチウムが堆積（プレーティング）および溶解（ストリッピング）する全過程を追跡した。その結果、リチウム反応が負極材表面全体で均一にめっきされたり剥離されたりするのではなく、特定の位置で選択的に発生するという事実を確認した。
原子間力顕微鏡は、数ナノメートルサイズの鋭い探針を試料表面に近づけ、原子間の相互作用力を測定することで材料特性を把握する装置。
ホン・スンボム教授は「リチウム金属電池がどこで、どのように損傷するのかを実験的に解明したという点で意味がある。さらに、リチウムが最初に形成される『初期表面形状』が電池の長期寿命を左右する重要な変数であることを立証した」と説明した。
(c)KOREA WAVE