With the development of electronic devices and electric vehicles, the demand for rechargeable battery having large capacity is rapidly increasing. Based on the advanced nanotechnology, many researchers have suggested the methods to increase the performance at nano- and micro-scales to meet the demand. However, it is difficult to evaluate the material properties at microscopic and local region using conventional macroscopic analysis methods as well as empirical prediction. In this work, we characterized the electrochemical and mechanical properties of lithium ion at nano- and micro-scale resolution by atomic force microscope. The distribution of lithium ion and diffusion coefficient were calculated, and elastic modulus of deposited lithium was obtained on the next generation lithium battery materials. The importance and impact of the multi-scale characterization to correlate with microscopic and macroscopic analysis will be presented.
전자 기기의 발전 및 전기차의 상용화에 발맞추어 큰 용량을 가진 이차전지에 대한 수요가 급증하고 있다. 나노기술의 발전과 함께 전지 소재에 대한 미시적 요소의 제어를 통해 위와 같은 문제를 해결하려는 연구들이 진행되고 있다. 하지만 현존하는 전지 소재에 대한 거시적인 분석 방법 및 연구자의 경험적인 추측으로는 미시적 및 국부적인 위치에서의 소재의 물성 평가가 어려운 실정이다. 본 연구에서는 원자간력 현미경을 이용하여 나노스케일 분해능에서 리튬 이온의 전기화학적 및 기계적 물성에 대한 영상화를 시도했다. 리튬 이온의 분포 및 확산 계수를 계산하고 전극 위에 전착된 리튬의 탄성 계수를 측정함으로써 차세대 리튬 이온 전지용 소재의 평가를 진행했다. 이 연구는 거시적 특성 분석과의 연결을 통한 다중 스케일 분석의 필요성 및 파급효과를 전달해준다.
