포스텍, 리튬이온배터리의 새로운 열화 메커니즘 규명 작성일 03-31 122 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="WKrR5ic6Ih"> <p contents-hash="f15c2caaf86a6735e3f7a12287b509b2a641a91b5d0944017a9ea34847c994b8" dmcf-pid="Y9me1nkPOC" dmcf-ptype="general">배터리 수명을 단축시키는 숨겨져 있던 원인이 밝혀졌다.</p> <p contents-hash="a75e9e0903399e92f44bfb71b57954f0b64be39f0be8c1544db2d9f565de747b" dmcf-pid="G2sdtLEQrI" dmcf-ptype="general">포스텍(POSTECH)은 홍지현 친환경소재대학원 배터리공학과 교수 연구팀(KIST 전승윤 연구원, 임국현 박사)이 김종순 성균관대 교수 연구팀과 리튬이온배터리의 사용 과정에서 발생하는 새로운 열화 메커니즘을 발견했다고 31일 밝혔다.</p> <p contents-hash="e2d3542f2d333bdb7e47fa9d506ff4a6878182f965f776711c6cbea243410f74" dmcf-pid="HVOJFoDxmO" dmcf-ptype="general">리튬이온배터리는 니켈, 망간, 코발트로 이루어진 삼원계 양극재를 주로 사용한다. 최근 경제성을 높이기 위해 비싼 코발트 대신 니켈 함량을 높이는 추세지만, 니켈 함량이 높아질수록 배터리 수명이 빨리 줄어드는 문제가 있다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2323a5e995d4454282125e267bae3ca90f584f573527ea77f0cdf90e6a156443" dmcf-pid="XfIi3gwMss" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="배터리 수명을 단축시키는 숨겨진 원인을 규명한 연구팀. 왼쪽부터 홍지현 포스텍 교수, KIST 임국현 박사, KIST 전승윤 연구원, 김종순 성균관대 교수." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/31/etimesi/20250331090805359nxte.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="xVSguAOJOS" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/31/etimesi/20250331090805359nxte.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 배터리 수명을 단축시키는 숨겨진 원인을 규명한 연구팀. 왼쪽부터 홍지현 포스텍 교수, KIST 임국현 박사, KIST 전승윤 연구원, 김종순 성균관대 교수. </figcaption> </figure> <p contents-hash="2df183a991d4eb68d062e1dc0db7a3e6ddef04317f622a49c814e70506ab2f11" dmcf-pid="Z4Cn0arRrm" dmcf-ptype="general">그동안 배터리 성능 저하는 주로 과충전 과정에서 발생한다고 알려져 왔지만 안정적인 전압에서도 배터리 성능이 저하되는 현상은 설명하지 못했다. 연구팀은 이 수수께끼를 풀기 위해 배터리 방전(사용) 과정에 주목했다.</p> <p contents-hash="ac6d090f57b9a86acb6d08b8afdb6f4839a6bc8f46fcc537a7f0472e146b3c29" dmcf-pid="58hLpNmeOr" dmcf-ptype="general">연구팀은 배터리를 재충전하지 않고 오래 사용하는 경우 양극재 표면의 산소가 빠져나가는 '준-전환 반응(quasi-conversion reaction)'이 발생함을 발견했다. 이 반응은 배터리 방전과정 중 3V 근처에서 일어나며, 표면의 산소 일부가 리튬과 결합해 리튬산화물을 형성한다. 이렇게 만들어진 리튬산화물은 배터리 내부의 전해질과 반응해 가스를 발생시키고 배터리 성능을 떨어뜨린다.</p> <p contents-hash="f425a9a7455d4e31f5a206b55f5491496522a4c232c1f50bdaaf0e5a1b77405b" dmcf-pid="16loUjsdEw" dmcf-ptype="general">특히, 니켈의 함량이 높을수록 이 현상이 심하게 나타났으며, 연구팀은 배터리 대부분의 용량을 소진할 정도로 오래 사용하는 경우 배터리가 부풀어 오르는 등 성능 저하가 가속화된다는 것도 확인했다.</p> <p contents-hash="0da22682ea96ede096f6d350df8fc9cb50b91ce9ffc228ab99b1c075e05ba618" dmcf-pid="tuA8Wxo9rD" dmcf-ptype="general">문제를 해결하는 방법은 비교적 간단했다. 연구팀은 배터리 사용률을 최적화하는 것만으로도 배터리 수명을 크게 늘릴 수 있음을 증명했다. 니켈 함량이 90% 이상인 고니켈 배터리로 실험한 결과, 준-전환 반응이 발생할 때까지 사용한 배터리는 250회 사용 후 남은 용량이 3.8%에 불과했지만, 사용 정도를 조절한 배터리의 경우 300회 사용 후에도 73.4%의 용량을 유지했다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="549a7329229c9db6cea034f9e793340a181756cdc16b133c9b00c6cdab8f5039" dmcf-pid="F7c6YMg2IE" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="'어드밴스드 에너지 머티리얼즈' 표지 논문 이미지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/31/etimesi/20250331090806899moix.jpg" data-org-width="532" dmcf-mid="yrwMZJA8sl" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/31/etimesi/20250331090806899moix.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> '어드밴스드 에너지 머티리얼즈' 표지 논문 이미지 </figcaption> </figure> <p contents-hash="5146eb52b2998b9526310e2652a9f880f416ff9012a39b0eeada8e5f1ac395d3" dmcf-pid="3zkPGRaVrk" dmcf-ptype="general">홍지현 교수는 “실제 배터리 사용 과정인 방전이 미치는 영향은 그동안 간과됐다. 이번 연구는 더 오래 쓸 수 있는 배터리를 만들기 위한 중요한 개발 방향을 제시했다”고 했다.</p> <p contents-hash="cdf752d177db63b2ae6e75e39448adf1e1483e2a7575488f2c68156ce767579a" dmcf-pid="0qEQHeNfsc" dmcf-ptype="general">이번 연구는 산업통상자원부 한국산업기술진흥원 산업혁신인재성장지원사업(R&D, 배터리특성화대학원지원사업), 한국산업기술평가관리원 이차전지첨단전략 산업, 글로벌협력지원사업 및 수요기업 맞춤형 고출력축전지(슈퍼커패시터) 성능 고도화기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구성과는 최근 에너지 소재 분야 국제 학술지인 <span><strong>'어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)'</strong></span> 표지 논문으로 선정됐다.</p> <p contents-hash="5def42b7556cd6e5f8d4d8d043fb83b4aa6b2894eb62bae723376da62c0e9f63" dmcf-pid="pBDxXdj4mA" dmcf-ptype="general">포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 오마이걸, 내달 10주년 기념곡 '오 마이' 발표 03-31 다음 홈 멕시코서 거둔 쾌승… UFC 모레노, 플라이급 타이틀 탈환 노린다 03-31 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
