전기車, 급속충전·배터리 성능저하 난제 잡았다 작성일 08-24 34 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">- KAIST 이강택·조은애 교수 공동연구팀<br>- 급속충전 시 배터리 수명저하 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="bPOqgOKpYl"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d8aef5328755aea712640421dfaae74cbac378e4ebafc5c85a297f683bb09c0a" dmcf-pid="KctdltnQYh" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="조은애(왼쪽부터 시계 반대방향) ,이강택 교수, 강예진 박사과정.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/ned/20260824082311372bple.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="q8ugYujJYv" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/ned/20260824082311372bple.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 조은애(왼쪽부터 시계 반대방향) ,이강택 교수, 강예진 박사과정.[KAIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="d19b36a8f4ed1c4ec99faf337a2df2a59e05c0d99f9bddcf70e539029b6cd0b6" dmcf-pid="9kFJSFLxHC" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 전기차 급속충전 시 배터리 성능이 저하되는 문제를 일거에 해소한다.</p> <p contents-hash="4e23b92e4d72b6c1d201599e2f98bc0eee1280e9a8abb34ce52459bcbbab48ca" dmcf-pid="2E3iv3oMGI" dmcf-ptype="general">KAIST는 기계공학과 이강택 교수, 신소재공학과 조은애 교수팀이 상용 리튬이온배터리에 사용되는 흑연 음극의 내부 구조를 3차원 디지털 트윈으로 구현, 급속충전 과정에서 배터리 성능이 떨어지는 원인을 정량적으로 규명했다고 24일 밝혔다.</p> <p contents-hash="0f474ca2a9ce0ce396da97005aa229b221e65b7a3c692af5b50ddb451c8a160a" dmcf-pid="VD0nT0gRYO" dmcf-ptype="general">배터리 전극은 리튬을 저장하는 흑연, 이를 붙여주는 바인더, 리튬이온이 이동하는 빈 공간으로 이뤄진다. 배터리를 충전하면 리튬이온이 음극의 흑연 입자 안으로 이동해 저장된다. 하지만 너무 빠르게 충전하면 일부 리튬이 흑연 안으로 들어가지 못하고 표면에 금속 리튬이 쌓이는 ‘리튬 도금(Li plating)’ 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상이 계속되면 배터리 성능과 수명이 떨어질 수 있다.</p> <p contents-hash="130350ed9676ca5a293c5c6a9ab2325600ef9627a571ab3b008fda88ec004cda" dmcf-pid="fwpLypaeZs" dmcf-ptype="general">문제는 이런 현상들이 매우 작은 배터리 내부에서 동시에 일어나기 때문에 실험만으로는 어디에서 어떤 문제가 발생하는지 직접 확인하기 어렵다는 것이다.</p> <p contents-hash="515658a58ab4f561b742486711b08e81895abeecccec45bfb2a769f99913907a" dmcf-pid="4rUoWUNdtm" dmcf-ptype="general">연구팀은 실제 상용 흑연 음극의 구조를 바탕으로 배터리 전극의 ‘가상 쌍둥이’를 만들었다. 흑연 입자와 입자들을 서로 붙여주는 접착제 역할의 바인더, 리튬이온이 이동하는 빈 공간인 기공까지 3차원으로 구현했다.</p> <p contents-hash="0616fb48f982df14082eb798d955cf0806c8d10de105178bc738ec1a570593d5" dmcf-pid="8mugYujJGr" dmcf-ptype="general">이 가상 전극에서 전극의 두께와 빈 공간의 양, 바인더의 위치를 바꿔가며 빠르게 충전했을 때 리튬이온이 어떻게 움직이는지 분석했다. 또 리튬이 어디에 쌓이고 보호막이 어떻게 만들어지는지, 전극의 어느 부분에 힘이 집중되는지도 함께 살펴봤다.</p> <p contents-hash="adb0a13392474c0850ec6297b73f7d9429d36e71e4b31b95fd73f6b14effc6fa" dmcf-pid="6s7aG7Ai1w" dmcf-ptype="general">그 결과, 전체 충전용량이 비슷해 보여도 전극 내부의 바인더와 빈 공간이 어떻게 배치돼 있느냐에 따라 배터리의 손상 정도가 크게 달라질 수 있음을 확인했다.</p> <p contents-hash="7355304bc5d0f1acc7c43004d0242a3a88f7d04e036ade3dc0c545ebe0a1750e" dmcf-pid="POzNHzcnXD" dmcf-ptype="general">두께 50마이크로미터(μm)의 전극에서는 바인더 배치에 따른 전체 충전용량 차이가 4% 이내였다. 겉으로 보이는 충전 성능에는 큰 차이가 없었던 셈이다. 하지만 전극 내부에서는 리튬이 저장되는 위치와 배터리 성능을 떨어뜨리는 반응이 일어나는 위치가 뚜렷하게 달랐다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="562ebe76cfffde628f25d992dcc9045dae124d5de62e0c1ba4d396926495beb8" dmcf-pid="QIqjXqkLYE" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="이번 연구결과가 게재된 국제학술지 ‘인포맷’ 후면 표지.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/ned/20260824082311682agus.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="BY3iv3oM5S" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/ned/20260824082311682agus.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 이번 연구결과가 게재된 국제학술지 ‘인포맷’ 후면 표지.[KAIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="cea219b0b0ca8bb861994af9f5bc6617f0202745caae9e1a9e80b2f52338651c" dmcf-pid="xJTfET6bGk" dmcf-ptype="general">특히 바인더가 전극의 한쪽에 몰리면 리튬이온이 지나갈 수 있는 빈 공간이 줄어 이동이 어려워졌다. 도로가 좁아지면 교통체증이 생기는 것과 같은 원리다. 이 경우 전류가 모이는 부분인 집전체 주변에 쌓이는 리튬도금의 양이 바인더가 고르게 분포한 전극보다 10% 이상 증가했다.</p> <p contents-hash="ec38042240b956dbc90bf81e6edcd1f392b6f3986be16c9d6337b3e829d2c9cf" dmcf-pid="yXQCzQSrXc" dmcf-ptype="general">반대로 바인더가 전극 전체에 비교적 고르게 퍼져 있으면 리튬이온이 보다 원활하게 이동했고, 배터리를 보호하는 막도 상대적으로 고르게 형성됐다.</p> <p contents-hash="e7c0ac0f705f321af9913bf854992161bc0b31db23c49945e714018be6029143" dmcf-pid="WZxhqxvmtA" dmcf-ptype="general">이러한 차이는 전극이 두꺼워질수록 더욱 커졌다. 두께 83μm의 전극에서는 바인더 배치에 따른 충전용량 차이가 약 18%까지 벌어졌다. 전극을 두껍게 만들어 더 많은 에너지를 저장하려면 재료의 양뿐 아니라 내부에 어떻게 배치할 것인지까지 세밀하게 설계해야 한다는 의미다.</p> <p contents-hash="dd0a66215753d8d23af493603f935c31143a2873cc97bce33fb8f34973c62087" dmcf-pid="Y5MlBMTsZj" dmcf-ptype="general">이강택 교수는 “전극 안의 바인더와 빈 공간을 적절하게 배치하면 많은 에너지를 저장하면서도 빠르게 충전하고 오래 사용할 수 있는 배터리를 설계하는 데 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.</p> <p contents-hash="eea0763e637a96b056de52af058f36732617c28d35b79d404b4f3cdc6d0191c1" dmcf-pid="G1RSbRyOHN" dmcf-ptype="general">이번 연구성과는 국제학술지 ‘인포맷(InfoMat)’에 7월 7일 후면 표지 논문으로 선정됐다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 SK하이닉스 “HBM 승부는 패키징”...AI 반도체 경쟁판 바뀐다[핫칩스 2026] 08-24 다음 당신이 읽는 인터넷 글 10개 중 3개는 AI가 썼다 08-24 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
