전기차 배터리, 주행거리·수명 늘릴 수 있을까 [지금은 과학] 작성일 05-10 39 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST 연구팀, ‘리튬 금속 음극(Lithium Metal Anode) 열화 원인’ 규명</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="QIi7nfPKvd"> <p contents-hash="a8a98059f51bf2f0eb05e609bf8ba73ecb823862b4e61f1aedaaf31117cdd9b4" dmcf-pid="xCnzL4Q9Se" dmcf-ptype="general">[아이뉴스24 정종오 기자] 전 세계적으로 전기차 판매량이 증가하고 있다. 최근 고유가 시대에 소비자들의 선택이 전기차로 이동하고 있다. 문제는 주행거리와 배터리 수명이다. 이를 해결할 수 있다면 소비자들 선택의 폭은 더 넓어질 것으로 예상된다.</p> <p contents-hash="652873b62680c46f8267bc302d5aafddd978d6c9c80724bf0dff32d6a0233fc6" dmcf-pid="yf5E1hTsWR" dmcf-ptype="general">전기차 주행거리와 배터리 수명을 동시에 늘릴 수 있는 핵심 단서가 나왔다. 한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 리튬 금속 배터리의 열화가 시작되는 순간을 나노 수준(머리카락 굵기의 약 10만분의 1)에서 직접 관찰했다. 성능 저하의 근본 원인을 알아냈다.</p> <p contents-hash="0c4bbc9d7c8ad53b062439bf3ca641255c3ad9815280ed9eb340559d5fd997d4" dmcf-pid="W41DtlyOWM" dmcf-ptype="general">KAIST(총장 이광형) 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 차세대 배터리 핵심 부품인 리튬 금속 음극(Lithium Metal Anode)의 열화 메커니즘을 규명했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f6f7efbe7158a8038643fa53248084fce80d8f9c04dfad3fa03dcb122e7a29ad" dmcf-pid="Y8twFSWIyx" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="이마트 전기차 충전소 [사진=아이뉴스24DB]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/10/inews24/20260510120139737powi.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="PD7hzH1yhJ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/10/inews24/20260510120139737powi.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 이마트 전기차 충전소 [사진=아이뉴스24DB] </figcaption> </figure> <p contents-hash="61dff573699b8732582cb88285567395dea1483327b43b210e860e8e2afe8239" dmcf-pid="G6Fr3vYCCQ" dmcf-ptype="general">리튬 금속은 기존 배터리보다 에너지 밀도가 월등히 높아 ‘꿈의 배터리 소재’로 부른다. 충·방전을 반복할수록 성능이 급격히 떨어지는 문제가 상용화의 가장 큰 걸림돌로 꼽혀왔다.</p> <p contents-hash="8d33d1b25d102fb31dabfafdba407bc6ae7d966d25e12a2c6b6a033be2f9ccd3" dmcf-pid="HP3m0TGhhP" dmcf-ptype="general">리튬이 불규칙하게 쌓이거나 떨어져 나가며 전기적으로 단절된 ‘죽은 리튬(dead lithium)’이 형성되면 배터리 성능 저하는 물론 안전성 문제까지 초래할 수 있다.</p> <p contents-hash="0800479a80c56f096444c147e3e42681c3bdd31fa4daa75b0dd6f0c282672e5d" dmcf-pid="XQ0spyHlW6" dmcf-ptype="general">연구팀은 배터리 내부를 실시간으로 관찰할 수 있는 실시간 전기화학 원자힘현미경(in situ EC-AFM)을 활용해 리튬이 쌓이고(도금) 사라지는(탈리) 전 과정을 직접 추적했다. 그 결과 리튬 반응이 표면 전체에서 균일하게 일어나는 게 아니라 특정 위치에서 선택적으로 발생한다는 사실을 확인했다.</p> <p contents-hash="f336a64a1bbdd182654f11f3c66d5250acd756c1dad904a228ab5d8021386973" dmcf-pid="ZxpOUWXSh8" dmcf-ptype="general">표면이 거칠거나 구멍이 많은 다공성(porous) 영역에서는 리튬이 떨어져 나갈 때 빈 공간이 쉽게 만들어졌다. 리튬이 전기적으로 고립되는 ‘죽은 리튬’이 만들어지는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 배터리 성능을 급격히 떨어트리는 직접적 원인으로 작용한다.</p> <p contents-hash="2808d4744ba40ff78dfd044c262b8e67ab280a17aeaeb9eb53275c77aa5c77e7" dmcf-pid="50CdhjEov4" dmcf-ptype="general">이번 연구는 리튬 금속 배터리가 어디에서, 어떻게 손상되는지를 실험적으로 규명했다는 데 의미가 있다. 리튬이 처음 형성되는 ‘초기 표면 형상(initial morphology)’이 배터리의 장기 수명을 좌우하는 핵심 변수임을 입증했다.</p> <p contents-hash="3fda75ee7753f5c3ce3e81dbec03ff331f3c65f9d0097c73ef59fc4e986747df" dmcf-pid="1phJlADghf" dmcf-ptype="general">앞으로 리튬이 형성되는 표면을 균일하고 정밀하게 제어할 경우, 배터리 수명과 안정성을 획기적으로 개선할 수 있을 것으로 기대된다. 전기차 주행거리 증가와 장수명 배터리 개발을 동시에 실현할 수 있는 설계 방향을 제시한 셈이다.</p> <p contents-hash="b63decf5b82e26145298778721171f602afbbbccf62bac18a3be8822bf832945" dmcf-pid="tUliScwaSV" dmcf-ptype="general">홍승범 교수는 “이번 연구는 배터리 성능 저하의 원인을 나노 수준에서 직접 확인했다는 점에서 의미가 크다”며 “보다 오래가고 안전한 차세대 배터리 개발을 위한 중요한 기반이 될 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="af95cdd014cf8adee106cee69b5370f1870557d2b38353b9d1b079b68ebccd9d" dmcf-pid="FuSnvkrNT2" dmcf-ptype="general">이번 연구(논문명: Spatially Selective Lithium Plating and Stripping in Lithium Metal Anodes)는 신소재공학과 김성현 박사과정 연구원이 제1저자로 참여했다. 신소재·화학·화학공학 분야의 국제학술지 ‘에이시에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’에 실렸다.</p> <address contents-hash="d35d8fc2c7d9c0918211c0e8f7118ea80aeef3a5794da35e80c582d756910d40" dmcf-pid="37vLTEmjv9" dmcf-ptype="general">/정종오 기자<a href="mailto:ikokid@inews24.com" target="_blank">(ikokid@inews24.com)</a> </address> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 아이뉴스24. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 ‘살림남’ 박서진, 요요미와 번호 교환→추혁진은 ‘예비 사위’ 등극? 시청률 5.8% 돌파 05-10 다음 한국형 피지컬 AI 시동…LG전자 '월드모델'-KT '로봇모델' 개발한다 05-10 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
