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한양대학교 에너지공학과 황장연 교수 연구팀은 제1원리계산을 사용하여 리튬이차전지에서의 전기화학적 Li 저장 반응을 이해하고 적합한 소재를 선정하는 데 도움을 주는 리뷰 논문을 발표했다.(Journal of Material Chemistry A 게재)

본 리뷰에서는 제1원리계산을 통해 리튬이온전지용 양극, 음극, 전해질, 분리막의 4대 구성 요소의 이해를 돕고 최근 보고된 이론적 접근 방식을 제공한다. 전지 구성요소의 이론적 구조적 안정성, 전기적 특성, 열전적 특성, 기계적 특성, 이온 전달 및 전기화학적 특성을 검토하고 실험 연구에의 적용 가능성을 제시하였다.

지금까지 배터리 소재에 대한 제1원리계산의 대부분은 단순한 실험 데이터 비교 없이 이론적 접근에만 중점을 두었다. 이 연구는 계산적 접근 방식과 실험적 연구 사이의 직접적인 관계를 강조함으로써 실험 방법과 계산 방법 사이의 격차를 해소하고 계산 방법이 어떻게 실험 조사를 보완하고 향상 시킬 수 있는지에 대한 통찰력을 제공한다.

최근 몇 년 동안 연구자들은 비용, 가용성 및 성능을 고려하여 리튬이온배터리 이외의 Na, K, Mg 이온과 같은 대체 이온 배터리를 탐색해 왔다. 이 연구를 통해 이차전지의 기본 원리와 메커니즘을 이해하면서 연구자가 문제를 식별하고 최적화하며 다른 유형의 이온 기반 배터리에 대한 새로운 전략을 개발하는 데에도 도움이 될 것으로 보인다.