“전기차, 12분 완충 끝”…신개념 ‘리튬금속전지’ 상용화 청신호 켰다 작성일 04-01 32 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">- GIST 엄광섭 교수팀, 덴트라이트 문제 해결</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="PIlCphd81D"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f53670e062719c07f2b305b7dccb70b96c6c44aa38d73c76182682e9ec34da12" dmcf-pid="QCShUlJ6GE" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="엄광섭(왼쪽부터) GIST 차세대에너지연구소장과 조진현 박사.[GIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/01/ned/20260401100158931setb.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="8s4VNfGh1r" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/01/ned/20260401100158931setb.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 엄광섭(왼쪽부터) GIST 차세대에너지연구소장과 조진현 박사.[GIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="f359e3ea6da6f8a138d76030dd5acbe605080d263f534ce44c4757e758c1956e" dmcf-pid="xhvluSiPHk" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] “속터지는 전기차 충전, 단 12분에 완충 가능해진다.”</p> <p contents-hash="82943bced0eade55dae5c2005fcdcffec5e006771c272d0742fb0e57217484f0" dmcf-pid="y4P8c6ZvHc" dmcf-ptype="general">광주과학기술원(GIST)은 차세대에너지연구소 엄광섭 소장(신소재공학과 교수) 연구팀이 전기가 통하는 고분자를 표면에 입힌 3차원 구조체를 활용해 리튬금속전지의 충전 속도와 안정성을 향상시키는 기술을 개발했다고 밝혔다.</p> <p contents-hash="31fd98349a312f2be6465c1a58c4a12159bb851dc053ca5f56a3833ac661588e" dmcf-pid="W8Q6kP5THA" dmcf-ptype="general">차세대 배터리로 주목받는 리튬금속전지는 기존 리튬이온전지보다 이론적으로 약 2배 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있지만, 충·방전 과정에서 리튬이 음극 표면에 고르게 쌓이지 않고 나뭇가지처럼 뾰족하게 자라는 ‘리튬 수지상 결정(덴드라이트)’이 발생할 수 있다는 문제가 있다.</p> <p contents-hash="e8bde060f1a06bb5a69227fdf275938361cfa397872e9dbdd851e3e8c8ad8aa8" dmcf-pid="Y6xPEQ1yXj" dmcf-ptype="general">이러한 수지상 결정은 배터리 내부의 분리막을 뚫어 양극과 음극이 직접 닿아 전기가 한꺼번에 흐르는 ‘단락’ 현상을 유발할 수 있으며, 동시에 부피 팽창을 일으켜 배터리의 수명과 안전성을 크게 저하시킨다.</p> <p contents-hash="1636419fca1224b100a47b97dc2031a6ac2617ec339684d5e24a96754bbfa954" dmcf-pid="GPMQDxtWXN" dmcf-ptype="general">연구팀은 리튬이 쌓이는 위치와 방식이 배터리 성능을 좌우한다는 점에 주목해, 리튬이 구조체 내부에서부터 균일하게 쌓이도록 유도하는 3차원 구조체(SP-PPy@pPVDF)를 설계했다.</p> <p contents-hash="918786030f30000925f78d494f0af4b29fa2bb6c81b1b30d262ee61b110ab884" dmcf-pid="HQRxwMFY1a" dmcf-ptype="general">가볍고 내구성이 뛰어난 고분자 소재인 ‘폴리비닐리덴 플로라이드(PVDF)’로 내부에 빈 공간이 많은 구조를 만들고, 여기에 전기가 일부만 통하는 고분자 ‘폴리피롤(Polypyrrole)’을 코팅했다.</p> <p contents-hash="9004f859b4e4fd9ac3801a92c9bf9b3532d8ce6804807308940ce95352d412f6" dmcf-pid="XxeMrR3G1g" dmcf-ptype="general">특히 구조체의 표면은 전기가 통하지 않도록 설계해, 리튬이 표면이 아닌 내부에서부터 차곡차곡 쌓이도록 유도했다.</p> <p contents-hash="a4ba3770152ad5e4496f669b9978317b03230200aff2b3e2124c803df9782b3c" dmcf-pid="ZMdRme0HHo" dmcf-ptype="general">이러한 구조는 전류 흐름을 조절해 리튬이 아래쪽부터 ‘바텀업(bottom-up)’ 방식으로 차곡차곡 쌓이도록 유도해, 덴드라이트 형성과 부피 팽창을 동시에 억제한다.</p> <p contents-hash="0c609fb8b0b989e5e2fe4bb8c683ecd4c200f1b93d0d69af95700f23fd9d2ed6" dmcf-pid="58Q6kP5T1L" dmcf-ptype="general">그 결과 기존 리튬이온전지보다 에너지 저장 밀도를 2배 이상 높이고, 부피 팽창 문제도 크게 개선했다.</p> <p contents-hash="e191c3125bc82b4d110c8768ecfe0dd61f9d37ec9121efec116208dc88e08686" dmcf-pid="16xPEQ1y1n" dmcf-ptype="general">또한 충전 속도를 크게 단축해 약 12분 만에 완전 충전이 가능한 초고속 충전 성능을 구현했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="9c7216734680fc110185e657c130b61748a450233a3ff1054ac5d2ea81d79032" dmcf-pid="tPMQDxtW1i" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="조진현 박사가 글로브 박스에서 삼차원 구조체에 고분자 코팅하는 실험을 진행하고 있다.[GIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/01/ned/20260401100159250jyyw.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="65F18tDgtw" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/01/ned/20260401100159250jyyw.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 조진현 박사가 글로브 박스에서 삼차원 구조체에 고분자 코팅하는 실험을 진행하고 있다.[GIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="c707277c4110bb129cc4c5122bb1f417b7e84b9152d5aa259c1b6cb13a966561" dmcf-pid="FQRxwMFYZJ" dmcf-ptype="general">기존 구리 집전체 기반 리튬 음극이나 일반적인 다공성 구조체는 약 80회 충·방전 이후 성능이 급격히 저하되는 반면, 연구팀이 설계한 구조는 200회 이상 반복 사용 후에도 초기 용량의 94.7%를 유지했다.</p> <p contents-hash="68bd3bf20577ac8bedf080655c806d3323b8164c60c79073da1fc340e6b10360" dmcf-pid="3xeMrR3GGd" dmcf-ptype="general">또한 이 기술은 간단한 용액 공정만으로 고분자 코팅과 표면 절연 처리를 동시에 구현할 수 있어, 대면적 생산에도 유리하다. 특히 전기자동차 배터리, 에너지저장장치(ESS), 항공 모빌리티용 배터리 등 다양한 분야에 적용될 수 있어 향후 상용화 가능성을 높였다는 점에서 의의가 있다.</p> <p contents-hash="a57ebc1bc716df686e99574476d7b94e5063f05a01d6e80c8a9319bcf297bbf9" dmcf-pid="0MdRme0HHe" dmcf-ptype="general">엄광섭 교수는 “현재 사용되는 리튬이온전지 대비 2배 이상의 에너지 저장 밀도를 갖는 리튬금속전지가 상용화될 경우, 전기자동차와 항공 모빌리티의 주행거리를 2배 이상 늘리고 약 12분 수준의 초고속 충전이 가능한 기술로 발전할 것으로 기대된다”고 말했다.</p> <p contents-hash="ddf05f9db4664d86371e71766816ed9d15858fc8124688091d750a7041e1b434" dmcf-pid="pRJesdpX1R" dmcf-ptype="general">과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구자지원사업 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 ‘Energy & Environmental Materials’에 3월 29일 게재됐다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 MS, 10조원 '전력 확보' 베팅…AI 데이터센터 경쟁 판 흔든다 04-01 다음 LG CNS, ‘RX 이노베이션 랩’ 신설… 로봇 전환 사업 본격 확대 04-01 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
