본 학과 유원철 교수 연구팀(제1저자: 강민석)이 수행한 리튬 금속 전지용 고성능 음극 탄소 구조 설계 연구가 계면 및 콜로이드 화학 분야의 권위 있는 국제 학술지 Langmuir에 게재되었습니다.

연구팀은 용융 NaCl을 반응 매질로 활용한 마그네슘 열환원 공정을 통해, 기존 그래파이트의 한계였던 높은 이온 이동 저항과 비균일한 리튬 석출 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 새로운 플레이크형 다층 그래파이트 탄소(FMG)를 개발했습니다. 해당 공정은 고온 폭주 반응을 억제하면서 그래핀 층의 재배열을 유도해, 낮은 토르투오시티 약 3 수준의 다공성 구조를 구현한 것이 특징입니다.

개발된 FMG는 리튬 금속 음극으로 적용 시, 매우 낮은 핵생성 과전압(약 20 mV)을 보였으며, 대칭 전지 기준 3,000시간 이상의 장기 구동에서도 ±8.5 mV 수준의 안정적인 과전압을 유지했습니다. 또한 비대칭 셀에서 400회 이상 충·방전 동안 98.2%의 높은 쿨롱 효율을 기록했으며, 실제 LFP 전극과 조합한 풀셀에서도 우수한 용량 유지 특성을 입증했습니다.

이번 연구는 용융염 기반 반응 환경 제어를 통해 그래파이트를 리튬 금속 전지에 최적화된 구조로 전환할 수 있음을 보여준 사례로, 차세대 고에너지 밀도 리튬 금속 전지 음극 설계의 새로운 방향을 제시했다는 점에서 큰 의의를 가집니다.

논문명: Engineering Low-Tortuosity Flake-Like Graphitic Carbon via Molten-Salt-Mediated Magnesiothermic Reduction for Lithium Metal Anodes
게재지: Langmuir (2026년 게재)