화학연, '배터리 폭발' 막는 전사 인쇄 방식 리튬 보호막 기술 세계 최초 개발

작성일 07-13

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="P2OfksLKt5">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="a90f0ac13d63e633197985957644e974258f0921c09818675f3182b5d009f35c" dmcf-pid="QXJ5PdKG1Z" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="최준영 학생연구원(1저자, 화학연·UST)이 이번에 만든 리튬 보호막 적용 배터리 파우치 셀을 들어보이고 있다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/13/etimesi/20250713120318391qxia.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="641gW5IiY1" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/13/etimesi/20250713120318391qxia.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            최준영 학생연구원(1저자, 화학연·UST)이 이번에 만든 리튬 보호막 적용 배터리 파우치 셀을 들어보이고 있다.
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="3304e0fc252d7a96fa833a18586505de38e691817eeb2f14138879c09870124a" dmcf-pid="xZi1QJ9HGX" dmcf-ptype="general">차세대 이차전지로 주목받는 리튬금속전지 최대 난제인 '덴드라이트' 문제를 해결할 박막 보호막 전사 인쇄 기술이 국내에서 세계 최초 개발됐다.</p>
          <p contents-hash="6db25851443ffff1248a90f6bcb67fcd2ccb1d7feba17edcbf90bbcd19b51695" dmcf-pid="yiZLTXsd1H" dmcf-ptype="general">한국화학연구원(원장 이영국)은 석정돈 박사팀이 고체 고분자와 세라믹을 복합한 하이브리드 보호막을 리튬금속에 전사 인쇄 방식으로 적용, 덴드라이트 성장을 효과적으로 억제하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="f57aaf37bce996543e6e24c542f5ac77d03aaf9a3ff65d487c2ddd0031edda11" dmcf-pid="Wn5oyZOJ5G" dmcf-ptype="general">리튬금속은 충·방전 중 표면에 나뭇가지처럼 자라는 덴드라이트 탓에 단락·화재 위험이 크고 수명도 짧다. 이를 막는 보호막 형성도 기존 습식 공정 유기용매로 인한 잔류물, 리튬 손상 가능성이 한계점이다.</p>
          <p contents-hash="879f8e2ffd583e3cfc55bcc773f57b9414587dac0e16db8e93f6523bc0554b65" dmcf-pid="YL1gW5IiHY" dmcf-ptype="general">연구팀은 '알루미나-금 이중 보호막' '세라믹(Al-LLZO)-고분자 복합 하이브리드 보호막'을 리튬 금속 표면에 얇게 부착하는 전사 인쇄 공정을 세계 최초 구현했다.</p>
          <p contents-hash="8d8ed2665501c002f04dc9179c74de3d5c2ba1800e96a08b72f25cd496afc0d7" dmcf-pid="GotaY1CnHW" dmcf-ptype="general">전사 인쇄 공정은 기판 위에 보호막 박막을 제조한 뒤, 리튬 금속에 롤 압착 방식으로 전사하는 기술이다. 보호막-리튬 부착 시 용매를 쓰지 않아 리튬 손상을 방지하며, 리튬 전극 두께 불균일성을 극복해 우수한 균일도와 공정 반복성을 확보할 수 있다.</p>
          <p contents-hash="dc47e794f7f1c029463657fcb343ebd62a12703bfa8ebd85c630144383ba9afe" dmcf-pid="HgFNGthLXy" dmcf-ptype="general">개발 보호막은 리튬·전해질 사이에서 덴드라이트 성장 억제와 리튬 이온 흐름을 유도해 안정적인 충·방전을 돕는다. 특히 5마이크로미터(㎛) 두께 초박막 보호막을 245×50㎜ 대면적에 균일하게 전사할 수 있는 공정을 입증했다. 상용화에 적합한 제조 확장성을 보였다.</p>
          <p contents-hash="2f932bbacd6d030292c2286dee6d5a41b52f6212baab203f815b82c900c90f98" dmcf-pid="Xa3jHFloZT" dmcf-ptype="general">해당 보호막은 파우치셀에서도 유효성을 확인했으며, 100회 충·방전 후에도 81.5% 용량 유지율, 55.34밀리볼트(㎷) 낮은 과전압, 99.1% 쿨롱 효율(충전 용량 대비 방전 용량 비율)을 달성하며, 보호막이 없는 경우보다 2배 이상 향상된 수명 특성을 보였다. 또 배터리를 9분 내 완전 방전시키는 고출력 조건에서도 74.1% 용량을 유지해, 더 빠르고 안정적인 고효율 충·방전 특성을 보였다.</p>
          <p contents-hash="8223d461844ac826bd852171940c3423a7a65e0307ccdc8c0b5391ba34dee867" dmcf-pid="ZN0AX3Sgtv" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 기술이 향후 전기차(EV)·에너지저장장치(ESS) 등 고에너지 저장장치에 폭넓게 적용될 것으로 기대했다. 리튬금속전지를 넘어 전고체전지, 리튬황전지 등 차세대 이차전지 구현에도 기여할 것으로 예상된다.</p>
          <p contents-hash="37f0b268f07ef07f06ac8a3b5100f00dd75232b15b17e3bd8083f5dac66572f2" dmcf-pid="5GeX8RBWGS" dmcf-ptype="general">이영국 원장은 “고에너지밀도 리튬금속전지 구현을 위한 가장 실용적인 해법 중 하나로, 글로벌 이차전지 경쟁력 확보에 기여할 것”이라고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="62163b85171e4b3264ecafb185ce1b2f041cda16329d2d7c761f36c68a091aa3" dmcf-pid="1HdZ6ebYHl" dmcf-ptype="general">이번 연구 성과는 '에너지 스토리지 머터리얼즈'에 알루미나-금 이중 보호막 연구가 지난 2월, 하이브리드 보호막 연구가 7월 게재됐다. 두 논문 모두 석정돈 화학연 박사가 교신저자로, 최준영 화학연·UST 학생연구원이 제1저자로 참여했다.</p>
          <p contents-hash="442c48453aac20e3849fdc62f0b5f894f8e2e1b71a6d5b87b511f8166a9b5101" dmcf-pid="tXJ5PdKGYh" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

등록된 댓글이 없습니다.

로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.

먹튀폴리스

화학연, '배터리 폭발' 막는 전사 인쇄 방식 리튬 보호막 기술 세계 최초 개발

멤버랭킹

관련자료

멤버랭킹