전고체전지 보호막 기술 개발…1000회 충방전에도 효율 99.9% 작성일 05-11 39 목록 <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="XB0xo071JF"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="59f964f004b54b9be392cd59f70a02400b84a47905ee26e1a55c0587222ca572" dmcf-pid="ZtYKQYZvdt" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="전지 표면에 보호막을 형성해 불필요한 화학 반응을 억제할 새로운 기술이 개발됐다. 게티이미지뱅크 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/11/dongascience/20260511135359295ycez.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="GzZfeZFYJ0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/11/dongascience/20260511135359295ycez.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 전지 표면에 보호막을 형성해 불필요한 화학 반응을 억제할 새로운 기술이 개발됐다. 게티이미지뱅크 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="2b2b4797bb8c5a056ec11ebe9799f12c61d0395a8dd9fbc769cae9324e636243" dmcf-pid="5FG9xG5TJ1" dmcf-ptype="general">전기차·웨어러블·항공우주 등 차세대 산업의 핵심 전력원으로 꼽히는 전고체전지 배터리의 수명을 늘리고 화재 위험을 낮출 보호막 기술이 개발됐다. 1000회 이상 충·방전을 반복해도 효율이 99.9%를 유지해 차세대 배터리 상용화에 한 발 다가섰다.</p> <p contents-hash="56526351be51af43f1498fffea83aea0640a6827f3e9de569c967d02ff6ea273" dmcf-pid="13H2MH1yL5" dmcf-ptype="general"> 광주과학기술원(GIST)은 김상륜 화학과 교수·조우석 한국전자기술연구원(KETI) 수석연구원팀이 일본 교토대와 공동 연구를 통해 전고체전지 내부 보호막을 형성하는 특수 이온의 원리를 규명했다고 11일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스'에 9일 게재됐다.</p> <p contents-hash="5681e8bcef71c60630f01f4180b216c7311e94272cfebce1c22f22368c79ebfa" dmcf-pid="t0XVRXtWiZ" dmcf-ptype="general"> 전고체전지는 배터리 안정성과 저장 성능을 높일 기술로 주목받는다. '아지로다이트 구조 고체전해질'은 리튬 이온이 배터리 안에서 빠르게 이동할 수 있어 성능이 우수한 차세대 소재다. 다만 충·방전 과정에서 리튬 금속과의 불필요한 화학반응으로 전지 표면에 나뭇가지 모양 결정체 '덴드라이트'가 생긴다는 문제가 있다. 덴트라이트는 배터리 성능을 떨어뜨리고 안정성을 낮추는 요인으로 작용한다.</p> <p contents-hash="6a4fc22f4027af528b4af8e5ad237b23e4d13cd88b839fe062f94d61f7ae71b0" dmcf-pid="FpZfeZFYJX" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 수소를 많이 포함한 특수 이온 'BH4⁻'을 고체전해질에 도입해 반응을 확인했다. 그 결과 BH4⁻ 이온은 충·방전 초기 단계에서 리튬 금속과 먼저 반응해 표면에 얇고 안정적인 보호막을 형성했다. 보호막은 전해질과 리튬 금속이 맞닿으며 생기는 화학반응을 억제하고 리튬 이온이 원활하게 이동할 수 있도록 돕는다. 결과적으로 균일하고 안정적인 배터리 작동 제어가 가능해졌다.</p> <p contents-hash="9868e70994716ba3be3486d4130839a2d669c11181b51fca27a0af24dbd64abf" dmcf-pid="3U54d53GMH" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 'X선 광전자 분광법'과 '비행시간 이차이온 질량분석법'으로 배터리 충·방전 과정에서 전극과 전해질 사이 변화를 정밀 분석했다. 분석 결과 초기에는 일부 반응 생성물이 형성되지만 이후 BH4⁻가 리튬 금속과 반응하면서 리튬 이온이 원활한 이동을 돕는 보호막이 형성됨을 확인했다. 보호막을 통한 계면 안정화는 배터리 내부 열 발생을 줄여 화재 위험을 낮추는 데도 기여할 것으로 평가된다.</p> <p contents-hash="761a2b0ed1ce8cd624461526204281a240e2ac957f40a5facd9a4a9be654bc2a" dmcf-pid="0u18J10HMG" dmcf-ptype="general"> 높은 전류 조건에서 1000회 충·방전을 반복해도 평균 충·방전 효율이 약 99.9%로 장기간 안정적인 작동이 가능함을 입증했다.</p> <p contents-hash="3a713d92a8bc7ee9a528748f1ae9b2ac5b1285d59489060541a9105f446e0cd3" dmcf-pid="p7t6itpXRY" dmcf-ptype="general"> 김상륜 교수는 "고 수소밀도 착음이온 BH4-가 전해질 계면에서 작동하는 원리를 규명하고 리튬 금속과 안정적으로 반응하는 새로운 계면 설계 방향을 제시했다는 점에서 의미가 크다"며 "차세대 전고체전지를 비롯한 다양한 에너지 전자소자 개발에 활용되기를 기대한다"고 말했다.</p> <p contents-hash="4cd2157f3f1bde2661f62dff5cc961bd2aa0d51982fa422acef04524343e5a23" dmcf-pid="UzFPnFUZeW" dmcf-ptype="general"> <참고 자료><br> doi.org/10.1002/advs.75514</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="cd50312dd114575dce7b3a1f11b2c138c77a0fbb85637128230a6e44e970631f" dmcf-pid="uq3QL3u5Ly" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="이상호(왼쪽부터) 석사과정생, 김상륜 교수. GIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/11/dongascience/20260511135400579brfc.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="H0URaUqFL3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/11/dongascience/20260511135400579brfc.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 이상호(왼쪽부터) 석사과정생, 김상륜 교수. GIST 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="7088885d810002ebeb30f48bd3a802e79ea87e7473d0ec765ca345f2ec7bbbcb" dmcf-pid="7q3QL3u5LT" dmcf-ptype="general">[조가현 기자,문혜원 인턴기자 gahyun@donga.com,moony@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 ‘상자 속의 양’ 메인 포스터&메인 예고편 동시 공개 05-11 다음 스마일게이트 희망스튜디오, 사각지대 아동 보호 공간 리모델링 실시 05-11 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
