| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ￭ 최종 목표 본 연구과제는 최신 양자역학 모델링 기법을 기반으로 Li-Si-O-C 화합물의 동특성을 분석할 수 있는 멀티스케일 시뮬레이션 툴셋을 개발하는 것을 일차 목표로 한다. ￭ 전체 내용 개발된 툴셋을 이용하여 충·방전 과정에서 발생하는 SiO 음극의 구조 변화를 원자 및 전자 스케일에서 이해하고, 이를 바탕으로 흑연-실리콘산화물 음극에서 일어나는 (i) SiO 함량 증가에 따른 효율 저하, (ii) 초기 충·방전 비가역 증가, (iii) 충·방전 반복에 따른 저장특성 저하 메커니즘들을 규명한다. □ 연구개발성과 다양한 최첨단 이론 방법들을 체계적으로 적용하여 충·방전 과정에서 발생하는 SiO 음극의 구조 변화를 종합적으로 이해하였다. 양자계산 기반 멀티스케일 모델링 기법을 개발·적용하여 실험연구 방식만으로는 풀리지 않았던 실리콘-실리콘산화물의 구조와 화학을 체계적으로 규명하였다. SiO 음극의 충·방전 과정에서 발생하는 Li<subx</subSiO<suby</sub 물질의 원자구조, 원자간 상호작용, 결합 메커니즘, 화학에너지가 어떻게 변화하는지 정확하게 이해할 수 있었다. 실험 연구 방식만으로는 Li<subx</subSiO<suby</sub와 같은 복잡한 전기화학적 시스템의 원자스케일에서의 구조변화를 직접 측정하는 것이 어렵고 시스템 개선에 많은 시간과 비용이 필요하다는 것을 고려할 때, 본 연구에서 확립한 체계적인 이론적 접근 방식은 실리콘계 음극 성능 개선 연구에 반드시 도입되어야 할 방식임을 알 수 있었다. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 실리콘계 음극의 성능개선에 꼭 필요한 SiO성능 저하 메커니즘에 관한 과학적인 이해를 얻을 수 있었다. 연구 수행 중에 개발되고 적용된 고성능컴퓨팅을 활용하는 이론적인 접근 방식들과 시뮬레이터들은 메커니즘 규명을 목적을 뛰어넘어 산업현장에서의 연구개발에 과정에서 실험연구와 시너지 효과를 낼 수 있는 방향으로 당장 활용 가능하다. 연구결과는 학술적으로도 의미가 깊어 저명국제학술지에 다수의 논문으로 발표하였으며, 개발된 시뮬레이션 방법들과 함께 국제 특허로도 등록 가능한 것으로 기대한다. (출처 : 요약문 2p) |
