KAIST, ‘꿈의 배터리’ 리튬금속 배터리 상용화 난제 풀었다 작성일 02-24 38 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">고속 충전에도 안전한 리튬금속 배터리 기술 개발<br>충전 방해하는 리튬 결정체 ‘덴드라이트’ 방지해<br>전기차· 도심항공모빌리티(UAM) 등 적용 기대</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="pQQ86VEoy9"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="8b0df629ff9ee2fc415996227d5a39ce37df1eb7d6a9271d76d86f2d62df760b" dmcf-pid="Uxx6PfDgTK" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="리튬금속 배터리 상용화 난제 해결 AI 생성 이미지.사진제공=KAIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/24/seouleconomy/20260224102125974kixi.jpg" data-org-width="620" dmcf-mid="3BTlSIztCV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/24/seouleconomy/20260224102125974kixi.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 리튬금속 배터리 상용화 난제 해결 AI 생성 이미지.사진제공=KAIST </figcaption> </figure> <p contents-hash="459a0696e8f8bba9c1a33ed40dba1a027a2b82ed387866438b2b6f619255a590" dmcf-pid="uMMPQ4waWb" dmcf-ptype="general"><br> 차세대 리튬금속 배터리의 기술적 한계였던 충전 효율 및 안전 문제를 극복한 핵심 기술이 국내에서 개발됐다.</p> <p contents-hash="db08348baeff52d1fdc984f8132b083db36bcf8f35efd16d051f37a0a15c2457" dmcf-pid="7RRQx8rNvB" dmcf-ptype="general">KAIST는 생명화학공학과 최남순 교수팀과 신소재공학과 홍승범 교수팀, 고려대학교 곽상규 교수팀이 협력해 리튬금속 배터리의 가장 큰 난제인 ‘계면 불안정성’을 전자 구조 수준에서 해결하는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.</p> <p contents-hash="4445502f2e1672591f70390192b62840337fbf12be4833f69ddd1490e39600c6" dmcf-pid="zeexM6mjTq" dmcf-ptype="general">계면 불안정성은 충·방전 과정에서 전극과 전해질이 맞닿는 경계면이 고르게 유지되지 못하는 현상이다. 이 현상으로 인해 리튬이 바늘처럼 자라나는 ‘덴드라이트’가 형성되면 배터리 수명 저하와 내부 단락, 화재 위험으로 이어질 수 있다. 이는 리튬금속 배터리상용화를 가로막아 온 근본 원인이었다.</p> <p contents-hash="8b52b32e43933ce86f81bb444db18f2426544512ce86fcb4bc8d96c324220298" dmcf-pid="qeexM6mjvz" dmcf-ptype="general">이를 해결하기 위해 연구팀은 배터리 전해질에 ‘티오펜(Thiophene)’을 첨가해 전극 표면에 리튬 이온이 안정적으로 이동할 수 있는 ‘지능형 보호막’을 구현했다. 이 보호막은 전자구조가 스스로 재배열되는 특징을 갖는다. 리튬 이온이 이동할때마다 보호막 내부의 전하 분포가 유연하게 변하도록 해 최적의 통로를 만들어준 것이다.</p> <p contents-hash="457b78998cdbd656e968e959377a4d821e06daa16a0c7d866e4588db0dc6c9f3" dmcf-pid="BddMRPsAv7" dmcf-ptype="general">연구팀은 “밀도범함수이론(DFT) 시뮬레이션을 통해 지능형 보호막의 효과를 규명했다”며 “기존 상용 첨가제보다 훨씬 뛰어난 안정성을 확인했다”고 설명했다. 그 결과 고속 충전 환경에서도 덴드라이트 성장을 효과적으로 억제하고 배터리 수명을 크게 늘리는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="f06585d11e5ff19ba33966599c1f7214e3eff5509287b1f04f9b963655ff48ad" dmcf-pid="bJJReQOcTu" dmcf-ptype="general">또한 실시간 원자간력 현미경(In-situ AFM)을 활용해 배터리 내부를 관찰한 결과 높은 전류 조건에서도 리튬이 표면에 균일하게 쌓이고 제거되는 것을 확인해 기계적 안정성까지 입증됐다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="11743e8ff0fe8ee9d4cacdf5331900dca5c2671839b8176e9adcc77cb13e6371" dmcf-pid="KiiedxIkCU" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="좌상부터 KAIST최남순,홍승범, 고려대 곽상규 교수, 좌하부터 KAIST이정아,조윤한, 고려대 권성현 박사과정. 사진제공=KAIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/24/seouleconomy/20260224102127266kies.jpg" data-org-width="620" dmcf-mid="0y5HXWfzW2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/24/seouleconomy/20260224102127266kies.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 좌상부터 KAIST최남순,홍승범, 고려대 곽상규 교수, 좌하부터 KAIST이정아,조윤한, 고려대 권성현 박사과정. 사진제공=KAIST </figcaption> </figure> <p contents-hash="84710da33f4ee22a6a4bfaedbc1f10f7b82c77d46be33cf4c65045973ec23cde" dmcf-pid="9nndJMCEvp" dmcf-ptype="general"><br> 이번 기술은 특정 배터리 유형에 한정되지 않고 기존 전기차 배터리 시스템 전반에 폭넓게 적용 가능해, 산업 전반에 미칠 파급효과가 클 것으로 기대된다. 연구팀은 “이번 기술은 리튬 인산철·리튬 코발트 산화물·리튬 니켈-코발트망간 산화물 등 현재 널리 쓰이는 다양한 배터리 양극 소재에 사용할 수 있다”고 전했다.</p> <p contents-hash="55c13242491363ca265423c0a1f5a974ccfb2782cd4339fe556a2bd82dc44a66" dmcf-pid="2LLJiRhDW0" dmcf-ptype="general">이번 성과는 리튬금속 배터리 상용화를 가로막던 최대 장벽인 초고속충전 문제를 근본적으로 해결하는 돌파구를 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다. 12분 내 빠른 충전과 8mA/cm2 이상의 고전류 구동을 동시 구현할 수 있게 된 것이다. 이에 초장거리 전기차는 물론 도심 항공 모빌리티(UAM), 차세대 고밀도 에너지 저장 시스템 등 고성능 배터리가 필요한 다양한 미래 산업 분야에 활용될 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="9217dc3f9809a7dcfe091339bf31af1fedd96bafd397ed48b177f930ba551c20" dmcf-pid="VooinelwW3" dmcf-ptype="general">최남순 교수는 “이번 연구는 단순한 소재 개선이 아니라 전자 구조를 설계해 배터리의 근본 문제를 해결한 성과”라며 “고속 충전과 긴 수명을 동시에 구현하는 차세대 전기차 배터리의 핵심 기반 기술이 될 것”이라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="58dddd045b04ecca153399164821120aa8a7f0e0d4aed62032d68a8f20383020" dmcf-pid="fggnLdSrSF" dmcf-ptype="general">이번 연구에는 KAIST 최남순 교수, 홍승범 교수, 이정아 연구원, 조윤한 연구원이 공동 제 1저자로 참여했으며, 재료·에너지 분야 세계적 학술지 ‘인포맷(InfoMat)’ 에 이달 2일 게재됐다.</p> <p contents-hash="c4c8c837669558205dd17995a58bb7e2a7be19ebfe781c1a05c7f29b8b1984e0" dmcf-pid="4aaLoJvmWt" dmcf-ptype="general">장형임 기자 jang@sedaily.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 서울경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 고우진, 이도현과 한식구…“전폭 지원” 3작품 확정 [공식] 02-24 다음 애플, ‘아이폰 18 프로’ 생산 테스트 돌입…'2나노 칩 탑재' 최고스펙 전망[모닝폰] 02-24 댓글 0 등록된 댓글이 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