|이영일 교수 연구실
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고체상 분광분석 기반 전지소재 구조 및 반응 메커니즘 연구

Spectroscopic Investigation of Structures and Reaction Mechanisms in Battery Materials

연구 내용

고체상 NMR과 X-ray absorption spectroscopy를 이용해 전지 전극의 국소구조·산화환원 상태·리튬 이온 이동을 분석하고 전기화학 반응 메커니즘을 규명하는 연구

전지소재의 전기화학 성능은 평균적인 결정구조만으로 설명하기 어려우며, 충방전 중 발생하는 국소구조 변화와 전이금속의 전자상태를 함께 분석해야 합니다. 이 연구실은 7Li 및 11B MAS NMR을 중심으로 고체상 핵자기공명분광학을 활용하고, X-ray absorption spectroscopy와 실시간 X선 회절법을 결합해 전극의 구조 변화를 추적합니다. 합성 소재의 원자 수준 환경, 리튬 탈삽입 과정, 전이금속 산화환원, 상전이와 계면 반응을 전기화학 데이터와 연계합니다. 분광분석 결과를 소재 조성 및 공정 설계로 환류하는 분석 기반 연구체계를 보유하고 있습니다.

관련 연구 성과

관련 논문

6편

관련 특허

3건

관련 프로젝트

2건

연구 흐름

초기에는 LiCoO2와 LiFePO4 등 대표적인 양극의 고체상 7Li MAS NMR 분석과 구조 특성 규명에 연구가 집중되었습니다. 이후 Li-Mn-Fe 인산염과 층상 망간계 소재를 대상으로 ex situ NMR과 in situ X-ray absorption spectroscopy를 병행하여 충방전 중 국소구조와 산화상태 변화를 분석했습니다. 이후 다가음이온계 붕산염·인산염 소재로 대상을 확대하고, 불소·요오드 치환에 따른 결합환경과 전기화학 반응을 비교했습니다. 최근에는 분광분석과 이론적 해석을 결합해 차세대 전고체전지 및 소듐전지 소재의 반응 메커니즘 규명으로 확장하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

  • 전지소재 열화 원인 분석
  • 충방전 중 국소구조 추적
  • 전이금속 산화환원 상태 분석
  • 고체전해질 이온전도 메커니즘 규명
  • 전극 계면 반응 진단
  • 다가음이온 결합환경 분석
  • 전지소재 비파괴 품질평가
  • 실시간 X-ray 기반 공정검증
  • NMR 기반 소재 선별
  • 전지 수명 예측용 분석모델

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6

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