젤로 만든 전해질이 전기차 배터리 수명 2.8배↑ 작성일 11-05 60 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">UNIST⸱KRICT⸱KETI, 500회 충방전에도 초기용량 81% 유지…배불뚝 현상도 6분의1로 줄여</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="5xZS7QZvoM"> <p contents-hash="328f1f84a84568cf07d82a32effb8b6dac0787f121c5117a969d30197cc27048" dmcf-pid="1fysFVyOcx" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>국내 연구진이 전기차용 ‘고전압 배터리’의 전해질을 젤 형태로 만들어, </span><span>배터리 수명을 2.8배 개선하는데 성공했다.</span></p> <p contents-hash="a0c1bc746c252a8fb268ce54e889b0fda8d54b9ee00a7d416567402b9c80f9cf" dmcf-pid="t4WO3fWIaQ" dmcf-ptype="general">UNIST는 에너지화학공학과 송현곤 교수팀이 한국화학연구원 정서현 박사, 한국전자기술연구원 황치현 박사팀과 함께 배터리를 고전압으로 충전할 때 전극에서 활성산소가 새어 나오는 반응을 원천 봉쇄하는 ‘안트라센 기반 반고체 젤 전해질(An-PVA-CN)’을 개발했다고 4일 밝혔다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3f75ce2e77a418ec4d3ae7cf0830ed6aa18ca850d8997611a287b42891abc950" dmcf-pid="F8YI04YCjP" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="안트라센 기반 젤 전해질의 작용 원리. 안트라센이 산소 이합체 형성을 원천차단하는 과정도를 나타냈다.(그림=UNIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/05/ZDNetKorea/20251105080614661xdgj.jpg" data-org-width="638" dmcf-mid="XzPXVnUZae" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/05/ZDNetKorea/20251105080614661xdgj.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 안트라센 기반 젤 전해질의 작용 원리. 안트라센이 산소 이합체 형성을 원천차단하는 과정도를 나타냈다.(그림=UNIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="bce9c55f6575a2f97713d3dd49a648f1dc46de8e2fa56e0d77eeb2ae30b8551c" dmcf-pid="36GCp8Ghg6" dmcf-ptype="general">고전압 배터리 ‘노화’의 주범은 활성산소다. 연구팀은 이를 원천 차단하는 방법으로 배터리 수명은 2.8배 늘고, 부풀어 오르는 '배불뚝 현상'도 6분의 1로 줄이는데 성공했다.</p> <p contents-hash="ebfe8ac82bd9319e8730b3435f8ca4bdf72fc872c3bd089eda47e582cd064af7" dmcf-pid="0PHhU6Hlk8" dmcf-ptype="general">고전압 배터리는 4.4V 이상의 전압으로 충전되는 리튬이온전지로, 더 많은 전기를 저장할 수 있어 배터리팩을 가볍게 만들 수 있다. 하지만 충전전압이 높아질수록 하이니켈 양극의 산소가 불안정해지면서 ‘일중항산소’라는 활성산소로 변해 빠져나오게 된다. 이 때 활성산소는 가스를 발생시켜 배터리 폭발 위험을 높이고 수명도 단축시킨다.</p> <p contents-hash="f9aade947361a46d796d811a33c4c5e6be483b7b337ddbcd1894b3bf3905b730" dmcf-pid="pQXluPXSg4" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 전해질 안트라센(An)은 전극 표면의 불안정한 산소와 결합, 불안정한 산소끼리 결합하는 반응 단계를 원천 차단한다. 불안정한 산소끼리 결합하게 되면 활성산소 ‘씨앗’인 산소 이합체가 생긴다. 또 이 안트라센은 이미 생긴 활성산소까지 포획해 제거함으로써 이중 보호 기능을 할 수 있다.</p> <p contents-hash="381262cbac009c0717210ac4631e518ef6ab0ea468fba60773b279ef56aa2720" dmcf-pid="UxZS7QZvNf" dmcf-ptype="general">전해질의 또 다른 성분인 니트릴(-CN) 작용기는 양극의 니켈 금속을 안정화해 니켈이 녹아 나오거나 양극 구조가 변형되는 것을 막아준다.</p> <p contents-hash="25fe33866f527765469592a2c35282e1831f3ca1d4859801fb09734004e2ce20" dmcf-pid="uM5vzx5TNV" dmcf-ptype="general">제1저자인 이정인 연구원은 “이번 연구는 활성산소의 발생 단계 자체를 차단했다는 점이 차별점”이라며 “기존에는 활성산소가 이미 생긴 뒤 항산화 물질로 사후 중화하거나, 전극을 조작해 산소 발생을 억제하려 했다”고 설명했다.</p> <p contents-hash="a1f1dc92c8b9c4e60de4a3158c742ff3d3298cc18b4cbeef18d0f5952c23d644" dmcf-pid="7R1TqM1ya2" dmcf-ptype="general">새 전해질을 적용한 배터리는 4.55V 고압 충전 조건에서 500회 충·방전 후에도 초기 용량의 81%를 유지한 반면, 기존 배터리는 180회 사이클 만에 초기 용량의 80% 이하로 떨어졌다. 배터리 용량이 초기의 80% 이하로 떨어지면 수명이 다했다고 보기 때문에, 수명이 2.8배 증가한 셈이다.</p> <p contents-hash="0aa2ba14afe92de2abd132bd13a3440359abcd2b6935816a10b18b058b499ae2" dmcf-pid="zetyBRtWa9" dmcf-ptype="general">또 배터리 팽창의 원인이 되는 가스 발생도 크게 억제됐다. 기존 배터리가 85µm 팽창한 것과 달리 젤 전해질을 적용한 배터리는 13µm 정도 부풀어 오르는 데 그쳐, 부피 팽창을 약 6분의1 수준으로 억제했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="8411f07d5cf64b79749795b7774f31f95935c026ff0b4143ab4aec4e79216563" dmcf-pid="qdFWbeFYgK" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="젤 전해질 개발 연구진. 왼쪽부터 송현곤 UNIST 교수, 정서현 한국화학연구원 박사, 황치현 한국전자기술연구원 박사, 이정인 UNIST 연구원(제1저자)." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/05/ZDNetKorea/20251105080615916jcnm.jpg" data-org-width="637" dmcf-mid="Z7hEXBhDgR" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/05/ZDNetKorea/20251105080615916jcnm.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 젤 전해질 개발 연구진. 왼쪽부터 송현곤 UNIST 교수, 정서현 한국화학연구원 박사, 황치현 한국전자기술연구원 박사, 이정인 UNIST 연구원(제1저자). </figcaption> </figure> <p contents-hash="ae0db99f2814826971b3f8521c1b3f8efec5f71b8ebac06dd9b6554301445c80" dmcf-pid="BJ3YKd3Ggb" dmcf-ptype="general">송현곤 교수는 “고전압 배터리의 산소 반응을 ‘전해질 설계’ 단계에서 직접 제어할 수 있다는 점을 보여줬다”며 “이 원리는 향후 우주항공용 경량 리튬이온전지와 대용량 에너지저장장치(ESS) 개발에도 응용될 수 있을 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="a5fc411d4a3b27a14058f25e9b8973f5affc92b7492386bb2b9a15292c2b9087" dmcf-pid="bi0G9J0HjB" dmcf-ptype="general">이번 연구는 에너지 재료 분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’에 온라인(10월 5일)으로 게재됐다.</p> <p contents-hash="64e75e791954c9567017fb448e9055462927a22ec061b4a4982ddc9d2657fb82" dmcf-pid="KnpH2ipXAq" dmcf-ptype="general">연구 수행은 UNIST 하이드로 스튜디오(Hydro*Studio)의 이노코어(InnoCore) 프로그램과 한국산업기술기획평가원, 한국화학연구원 프로젝트의 지원을 받았다.</p> <p contents-hash="01e17dde4b08013cb0dd50ea1bd892a07eaf9ddd06cf02d089fa988114b7f0fc" dmcf-pid="9npH2ipXNz" 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 면역세포가 우리 몸 공격하는 이유 밝혀졌다 11-05 다음 학생에게 연봉 지급… 美 대학 스포츠 ‘지각변동’ 11-05 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
