방진호 교수팀, 차세대 이차전지 수명·안정성 극대화 핵심 소재 기술 개발… 세계적 권위지 연쇄 게재
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방진호 교수 연구팀이 차세대 이차전지의 핵심인 고니켈(Ni-rich) 양극재 및 배터리 전극 소재의 구조적 안정성을 획기적으로 높이는 혁신적인 설계 기술을 잇달아 개발하여, 재료 및 에너지 분야 세계적 권위지인 Small, Journal of Materials Chemistry A, Journal of Energy Chemistry 등에 다수의 연구 성과를 연이어 게재하는 쾌거를 이뤘습니다.
최근 전기차 및 에너지저장장치(ESS) 수요 급증으로 고용량 배터리 개발이 필수적인 과제로 떠오르고 있습니다. 하지만 고용량 발현을 위한 고니켈 양극재는 충·방전 시 발생하는 상전이(Phase transition)와 구조 붕괴, 표면 열화 등으로 인해 수명이 급격히 단축되는 치명적인 한계가 상용화의 걸림돌로 작용해 왔습니다.
방진호 교수 연구팀은 이러한 난제를 해결하기 위해 전구체 엔지니어링, 열역학 기반 계면 제어, 맞춤형 도핑 및 고엔트로피 패러다임 등 소재의 근본적인 열화 원인을 차단하는 다각적인 접근법을 제시했습니다. 주요 연구 성과는 다음과 같습니다.
●고니켈 양극재(LiNiO2)의 한계 극복: 하프늄(Hf) 및 지르코늄(Zr) 도핑의 공간적 분포를 최적화하고 공침법을 활용하여 상전이를 억제함으로써, 리튬니켈산화물의 구조적 안정성을 대폭 향상시켰습니다.
●동역학/열역학 기반 전구체 및 표면 제어: 균열에 강한(Crack-Resistant) LiCoO2 양극재 합성을 위한 전구체 동역학 제어 기술과, 고출력·장수명 특성을 부여하는 열역학 기반 계면 침전(Interfacial precipitation) 전략을 성공적으로 구현했습니다.
●고엔트로피 패러다임 재조명: 도펀트가 유도하는 표면 엔지니어링을 통해 기존 고엔트로피 양극재의 안정성 메커니즘을 새롭게 규명하며 학계의 주목을 받았습니다.
이번 연쇄적인 연구 성과는 이차전지 핵심 소재의 가격 경쟁력과 내구성을 동시에 충족시키며, 고효율·장수명 차세대 에너지 저장 시스템의 상용화를 크게 앞당길 수 있는 핵심 원천 기술이 될 것으로 기대됩니다.
[주요 게재 논문 정보]
1. Precursor Engineering for Kinetically-Controlled Synthesis of Crack-Resistant LiCoO2 Cathodes
○ 게재지: Advanced Sustainable Systems (2026, 10, e01240)
○ DOI: https://doi.org/10.1002/adsu.202601240
2. Modulating (001) Plane Growth in β-Ni(OH)2 Precursors: A Pathway to Controlling Lithiation Kinetics and Enhancing the Structural Integrity of LiNiO2
○ 게재지: Journal of Materials Chemistry A (2026, 14, 9645–9656)
○ DOI: https://doi.org/10.1039/D5TA09144F
3. A Thermodynamically Guided Interfacial Precipitation Strategy for High-Power and Long-Life Ni-Rich Layered Cathodes
○ 게재지: Journal of Energy Chemistry (2026, 114, 608–617)
○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.jechem.2025.10.043
4. Contrasting Direct Contact and Electrochemical Pre-Lithiation: Impact on Interfacial Stability and Full Cell Longevity of Graphite Anodes
○ 게재지: Journal of Industrial and Engineering Chemistry (2026, 154, 159–164)
○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2026.154.159
5. Revisiting the High-Entropy Paradigm for Ni-Rich Cathodes: Dopant-Induced Surface Engineering as the Key to Stability
○ 게재지: Small (2026, 22, e10198)
○ DOI: https://doi.org/10.1002/smll.202510198
6. Cationic and Anionic Redox Contributions to the Charge Storage Mechanism of Vanadium Oxynitride
○ 게재지: Journal of Power Sources (2026, 665, 238982)
○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2026.238982
7. Enhancing LiNiO2 Stability via Phase Transition Suppression: The Critical Role of Bulk Hf Doping Enabled by Coprecipitation
○ 게재지: Journal of Industrial and Engineering Chemistry (2026, 153, 535–543)
○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2026.153.535
8. Harnessing the Full Potential of Zr Dopant for LiNiO2 by Tailoring Spatial Distribution
○ 게재지: Small Methods (2026, 10, 2500606)
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