나트륨 이온 배터리 음극용 그래핀의 기계적 활성화: X-선 분석을 통한 고체 전해질 계면에서의 예상치 못한 가역 반응

기계공학과 전성찬 교수 연구팀(1저자 이수찬 박사), KIST 정경윤 박사팀은 '나트륨 이온 배터리 음극용 그래핀의 기계적 활성화: X-선 분석을 통한 고체 전해질 계면에서의 예상치 못한 가역 반응'이라는 주제로 공동 연구를 수행하였다. 본 논문에서는 기계적 활성화를 통해 그래파이트의 나트륨 이온 저장 용량을 크게 향상시켰다. 연구팀은 볼 밀링 기법을 사용하여 결함이 많은 구조를 가진 그래파이트를 제작하고, 이를 SIB 음극으로 사용하여 전기화학적 성능을 분석하였다. X-선 분석 결과, 활성화된 그래파이트의 나트륨 이온 저장 메커니즘이 하드 카본과는 다름을 확인했다. 활성화된 그래파이트에서는 표면과 벌크에서 동시에 반응이 발생하며 SEI 표면에서 Na2CO3와 NaF의 가역반응이 일어나고, 이는 결함이 많은 탄소 표면이 보조 나트륨 저장소로 작용하여 나트륨 저장 성능을 향상시킴을 설명했다. 이 연구를 통해 SEI 표면에서 예상치 못한 가역 반응으로 특징 지어지는 결함이 많은 탄소 전극에 대한 새로운 반응 메커니즘을 제공할 수 있다. 이 연구는 세계적인 권위의 국제 학술지인 'Advanced Science' (Impact Factor: 15.1)에 게재되었다.

관련 논문 링크: https://doi.org/10.1002/advs.202401022