KAIST, 급속 충전시 배터리 수명↓ 원인 규명...새로운 전극 설계 전략도 제시 작성일 08-24 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="P8FaYujJwW"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="273b6a2353dc37613ecb94b753d66bcdcaa9a6b602a69603f5070a2d28d5423a" dmcf-pid="Q63NG7Aiwy" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KAIST가 급속충전, 배터리 수명의 두마리 토끼를 잡는데 기여할 연구 성과를 내놓았다. (AI 생성 이미지)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/etimesi/20260824084611183pbhk.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="8kzDt9rNEG" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/etimesi/20260824084611183pbhk.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KAIST가 급속충전, 배터리 수명의 두마리 토끼를 잡는데 기여할 연구 성과를 내놓았다. (AI 생성 이미지) </figcaption> </figure> <p contents-hash="5d5dcbee5ca7b208ffe1a4fba0c2740b1099be3bdffbb2e2d356a25cefff5d4d" dmcf-pid="xP0jHzcnDT" dmcf-ptype="general">우리 연구진이 급속 충전시 전기차 배터리 수명이 떨어지는 이유를 찾아냈다. 전극 속 재료, 빈 공간 배치가 충전 속도 및 배터리 열화에 미치는 영향을 밝혀냈다. 이를 바탕으로 고속 충전시 배터리를 더욱 오래 쓸 수 있게 하는 새로운 전극 설계 전략도 제시했다.</p> <p contents-hash="4fae6fa8090f301466e97d87b7e012dac2198eadb214b36667569aaab5e887a1" dmcf-pid="yvNpdEu5sv" dmcf-ptype="general">이 성과는 전기차 및 에너지저장장치(ESS) 신뢰성을 높이고, 탄소중립형 에너지 전환에도 기여할 전망이다.</p> <p contents-hash="eb97fd48ff8105eca710d6a256671cd9d5755474739558ef6c83f33b13c3a357" dmcf-pid="WTjUJD71sS" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST·총장 배충식)은 이강택 기계공학과 교수, 조은애 신소재공학과 교수팀이 리튬이온배터리 흑연 음극 내부 구조를 3차원 디지털 트윈으로 구현하고, 급속충전 시 배터리 성능이 떨어지는 원인을 정량 규명했다고 24일 밝혔다.</p> <p contents-hash="106fd348f3e3441cc58a2d5d6a6f79e2a2fec6615af76bff678a43b32b614f7e" dmcf-pid="YyAuiwztwl" dmcf-ptype="general">배터리 전극은 리튬을 저장하는 흑연, 이를 붙여주는 바인더, 리튬이온이 이동하는 빈 공간으로 이뤄진다. 충전시 리튬이온이 음극의 흑연 입자로 이동·저장되는데, 충전이 빠르면 일부 리튬이 흑연 표면에 쌓이는 '리튬 도금' 현상이 발생하고 배터리 성능·수명이 떨어진다.</p> <p contents-hash="781c01b116cbaffc0b559f4094c7f8cca3acdbf8ac48592c4d91337c347fa724" dmcf-pid="GWc7nrqFrh" dmcf-ptype="general">충전 중 흑연 표면에 '고체전해질 계면층(SEI)'도 만들어지는데, 이것이 너무 두껍거나 고르지 않으면 배터리 성능이 떨어질 수 있다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ba822dc83197e64909fe1f601aade00475591281453d2ff36d984df0d3983d1a" dmcf-pid="HYkzLmB3sC" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="디지털 트윈기반 음극 열화 분석 개략도" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/etimesi/20260824084612518sszb.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="6EfhzQSrrY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/etimesi/20260824084612518sszb.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 디지털 트윈기반 음극 열화 분석 개략도 </figcaption> </figure> <p contents-hash="eab5fe988194431c79cf8cfb69bac7eee0f977dcad5592d73a625b2b26197140" dmcf-pid="XZrKNC2uwI" dmcf-ptype="general">이런 현상들은 배터리 내에서 동시에 일어나 실험만으로 직접 확인하기 어렵다. 이에 연구팀은 배터리 전극 '가상 쌍둥이'를 만들고, 전극 두께와 빈 공간의 양, 바인더 위치를 바꿔가며 급속 충전 상황을 분석했다.</p> <p contents-hash="78bba71eec10e8ac961da275a5f566b396669a7f76472883bb997abf1870b33d" dmcf-pid="Z5m9jhV7EO" dmcf-ptype="general">그 결과, 전체 충전용량이 비슷해도 전극 내부 바인더와 빈 공간이 어떻게 배치돼 있느냐에 따라 배터리 손상 정도가 달라질 수 있음을 확인했다.</p> <p contents-hash="e1d4b506535985749b62761b9afed2be2a03700c0ea8288d3e48ae26b6f3eb0d" dmcf-pid="51s2Alfzws" dmcf-ptype="general">특히 바인더가 전극 한쪽에 몰리면 리튬이온이 지나갈 수 있는 빈 공간이 줄어 쌓이는 리튬도 금 양이 10% 이상 증가했다. <span>이런 차이는 전극이 두꺼워질수록 커졌다.</span></p> <p contents-hash="e1105a3151608d16c62bd1e3a1284c75edcd5a58996e03592a884c74bf893d55" dmcf-pid="1tOVcS4qrm" dmcf-ptype="general">빈 공간 위치는 전극이 받는 힘에도 영향을 미쳤다. 빈 공간이 부족하면 흑연 입자가 팽창할 여유가 없어 특정 부분에 힘이 집중됐다.</p> <p contents-hash="da4eb922f3df97228ff086e03339573816f610574a86b3160bebe113cf4d685d" dmcf-pid="tFIfkv8Bsr" dmcf-ptype="general">연구팀은 이번 연구로 전극 바인더와 빈 공간이 '얼마나 있는지' 뿐 아니라 '어디에 어떻게 분포하는지'까지 고려해야 한다는 새로운 설계 방향을 제시했다.</p> <p contents-hash="bf8f8c0633f6f5ed128241f9fc588e9ca7c847cbae9efbbb12d7396b535129fa" dmcf-pid="F3C4ET6bIw" dmcf-ptype="general">이강택 교수는 “이번 연구는 겉으로 보이는 충전 성능만으로는 알기 어려웠던 배터리 내부의 문제를 3차원 디지털 트윈으로 찾아냈다는 데 의미가 있다”고 말했다.</p> <p contents-hash="df33a61893fca807c387dba32b579423081fc99aad89e4c1adba071f320261c5" dmcf-pid="30h8DyPKrD" dmcf-ptype="general">강예진 KAIST 기계공학과 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 '인포맷'에 게재됐으며, 지난 7월 7일 후면 표지 논문으로 선정됐다.</p> <p contents-hash="f6913e95b14d2c6257f02aeb07bff7df1bdbed25ab946fb339319a2b92dcefda" dmcf-pid="0pl6wWQ9rE" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 아이진 컨소시엄, 자가증폭 mRNA 백신 임상 1상 착수…정부 65억원 지원 08-24 다음 서울대 5만 구성원 'AI 방패·인프라' 혁신… 삼성SDS, 네트워크 판 바꾼다 08-24 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
