리튬이온배터리 수명 늘리려면..."완전방전 꼭 피해야" 작성일 03-31 125 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">POSTECH 홍지현 교수팀, 양극 계면 열화 메커니즘 규명</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="QkOoMz41An"> <p contents-hash="e9ccaef3ccefd49b2bd7a35736618f246584c0b4cd3f69c5fd950b9d427f08ba" dmcf-pid="xEIgRq8tci" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>리튬이온배터리는 쓰다보면 수명이 급격히 줄어들 때가 있다. 주 원인은 두 가지다. 과충전과 과방전이다.</span></p> <p contents-hash="7859173c4f9a2cb95b72635ba455ab7c05d04382d7f7a70678927d7699f2e9bd" dmcf-pid="y72tWEhLAJ" dmcf-ptype="general">국내 연구진이 특히, 완전방전이 배터리 수명을 극도로 저하시킨다는 사실을 과학적으로 규명했다.</p> <p contents-hash="1d90d984f4219c14a6bfcca3356e8008d5a13285f912a7cad54133216b72f4cf" dmcf-pid="WzVFYDload" dmcf-ptype="general">POSTECH (포항공과대학교)은 친환경소재대학원 배터리공학과 홍지현 교수 연구팀이 성균관대 김종순 교수 연구팀과 리튬이온배터리의 사용 과정에서 발생하는 새로운 열화 메커니즘을 발견했다고 31일 밝혔다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e9e52d1381c4968ba66df5b5a83ca1ad08f37aec7ba51835063ac738dc06b5be" dmcf-pid="Yqf3GwSgoe" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="국내 연구진이 배터리 방전 메커니즘을 규명했다. 왼쪽부터 POSTECH 홍지현 교수, KIST 전승윤 연구생(박사과정), POSTECH 임국현 박사, 성균관대 김종순 교수.(사진=POSTECH)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/31/ZDNetKorea/20250331125950712rmim.jpg" data-org-width="637" dmcf-mid="6jNV7WFOgo" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/31/ZDNetKorea/20250331125950712rmim.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 국내 연구진이 배터리 방전 메커니즘을 규명했다. 왼쪽부터 POSTECH 홍지현 교수, KIST 전승윤 연구생(박사과정), POSTECH 임국현 박사, 성균관대 김종순 교수.(사진=POSTECH) </figcaption> </figure> <p contents-hash="0a37155fb18043f964f9770d2dbe958cf917c56181007f9280185cadeacb40f9" dmcf-pid="GB40HrvacR" dmcf-ptype="general">이 연구는 에너지 소재 분야 국제 학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’의 표지 논문으로 선정됐다.</p> <p contents-hash="5d754d44ad6313b0272e7ba5c05887bd5b00c05f3d10bc651c295e15fd82fbc8" dmcf-pid="Hb8pXmTNAM" dmcf-ptype="general">연구에는 논문 제1저자로 이름을 올린 POSTECH 임국현 박사와 KIST 전승윤 연구생(박사과정)이 참여했다.</p> <p contents-hash="f6160242fa0acfb87ef383088ed0da640dd9d3d1219c0394390b762cefc754b5" dmcf-pid="XK6UZsyjNx" dmcf-ptype="general">전기자동차 등에 쓰이는 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 줄어든다.</p> <p contents-hash="159e6aec860b9150e916657ce19a8aad04a3f904174d05d10c752b97a3f0648f" dmcf-pid="Z9Pu5OWAAQ" dmcf-ptype="general">그동안 배터리 성능 저하는 주로 과충전 과정에서 발생한다고 알려져 왔다. 하지만 안정적인 전압에서도 배터리 성능이 저하되는 현상은 설명하지 못했다.</p> <p contents-hash="10c78ec86392ee059c5d17b391fc4ddaa8cf55d24512f4f1b3ed831d77822eaa" dmcf-pid="52Q71IYcAP" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 수수께끼를 풀기 위해 배터리 방전(사용) 과정에 주목했다.</p> <p contents-hash="e32257ce960d3f0a1017cab2cb584abefb5ca688259cb5f18c903eb0d92167ab" dmcf-pid="1VxztCGko6" dmcf-ptype="general">연구팀은 배터리를 재충전하지 않고 오래 사용하는 경우 양극재 표면의 산소가 빠져나가는 '준-전환 반응(quasi-conversion reaction)’이 발생한다는 것을 발견했다.</p> <p contents-hash="a6f641189a376efaac03f2c4c55ed625d7623a9a6754ec5b0dd582c78f51efe5" dmcf-pid="tfMqFhHEo8" dmcf-ptype="general">임국현 박사는 "이 반응이 배터리 방전과정 중 3V 근처에서 일어난다"며 "표면의 산소 일부가 리튬과 결합해 리튬산화물을 형성하고, 이렇게 만들어진 리튬산화물은 배터리 내부 전해질과 반응해 가스를 발생시키고 배터리 성능을 떨어뜨린다"고 말했다.</p> <p contents-hash="ce21989b85f0464456934cd193648a519c8eed422f10e4e8eab0f6fac9983b91" dmcf-pid="F4RB3lXDc4" dmcf-ptype="general">연구팀은 니켈 함량이 높을수록 이 현상이 더욱 심하게 나타나며, 배터리 대부분의 용량을 소진할 정도로 오래 사용하는 경우에도 배터리가 부풀어 오르는 등 성능 저하가 가속화된다는 것을 확인했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="6fefdf96aaeeb1662404637b8fc66a4220e6bd36580cc54c3d1bafef1a5db045" dmcf-pid="38eb0SZwcf" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="POSTECH 및 성균관대 연구진이 완전방전이 리튬이온 배터리 성능을 급격히 저하시킨다는 연구결과를 내놨다. 그림은 배터리 방전 특성을 나타냈다.(그림=POSTECH)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/31/ZDNetKorea/20250331125952128edfa.jpg" data-org-width="638" dmcf-mid="PEmnQuVZkL" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/31/ZDNetKorea/20250331125952128edfa.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> POSTECH 및 성균관대 연구진이 완전방전이 리튬이온 배터리 성능을 급격히 저하시킨다는 연구결과를 내놨다. 그림은 배터리 방전 특성을 나타냈다.(그림=POSTECH) </figcaption> </figure> <p contents-hash="8183d71881aa0678db1d3621dfde8f9e978c1898b5d876e5195850428a2dd29c" dmcf-pid="06dKpv5roV" dmcf-ptype="general">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. 완전방전만 시키지 않아도 배터리 성능을 어느 정도 유지 가능하다는 얘기다.</p> <p contents-hash="e855bed0e923c730ca1e06c9c2926f83aa878f5823111d7eb12113ff204ea351" dmcf-pid="psvcn2MUg2" dmcf-ptype="general">임 박사는 "이 문제를 해결하는 방법이 생각보다 간단하다"며 "배터리 사용률을 최적화하는 것만으로도 배터리 수명을 크게 늘릴 수 있다. 업계가 제품 설계단계에서 검토하면 될 것"이라고 덧붙였다.</p> <p contents-hash="1179ce8b4c31a214a86c42616a103c6b5defacd4a34bc82283d2b797b181ee82" dmcf-pid="UOTkLVRuA9" dmcf-ptype="general">연구를 이끈 홍지현 교수는 "실제 배터리 사용 과정인 방전이 미치는 영향은 그간 간과됐다"라며, "이번 연구는 더 오래 쓸 수 있는 배터리를 만들기 위한 중요한 개발 방향을 제시했다"라고 전했다.</p> <p contents-hash="eaa8ad10c9ca8a980e037afb98f6261921e0b751bc0e677ad136a8c8d5eea86e" dmcf-pid="uIyEofe7cK" dmcf-ptype="general">한편, 이 연구는 산업통상자원부 한국산업기술진흥원 산업혁신인재성장지원사업 (R&D, 배터리특성화대학원지원사업), 한국산업기술평가관리원 이차전지첨단전략 산업, 글로벌협력지원사업 및 수요기업 맞춤형 고출력축전지(슈퍼커패시터) 성능 고도화기술개발사업의 지원을 받았다.</p> <p contents-hash="d7c3de965be9bc895758c86c37347bbb3ec5bb37253993f32837e5897ba90ac9" dmcf-pid="7CWDg4dzjb" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 ‘前 BTS 크리에이티브 실장’ 김현정 VP, 2025 ‘빌보드 우먼 인 뮤직’ 선정 03-31 다음 여자 사브르, 카이로월드컵 단체전 동메달 획득…성공적 세대교체 평가 03-31 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
