포스텍-서울대·LG엔솔, 충·방전 반복해도 안깨지는 실리콘 배터리 소재 개발 작성일 06-01 55 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="FbLPyokLI9"> <p contents-hash="2174a0a4b19390c31b2ff3f88bceebf11c73d4ef25a178a66b2cf6ba70cee261" dmcf-pid="3KoQWgEorK" dmcf-ptype="general">포스텍과 서울대 연구팀이 공동으로 이차전지 충전과 방전을 반복해도 쉽게 부서지지 않는 고강도 실리콘 소재를 개발했다. 전기 배터리의 고질적 한계를 뛰어넘는 신소재 개발이라는 평가다.</p> <p contents-hash="61a78668b72a10e45852b28566a52c16baa00d08df2b65cd8dbd3518a18dc047" dmcf-pid="0yBtab8Bwb" dmcf-ptype="general">포스텍(POSTECH)은 박수진 화학과 교수와 제민준 박사가 최장욱 서울대 화학생물공학부 교수팀, LG에너지솔루션과 함께 새로운 실리콘 배터리 소재를 개발했다고 1일 밝혔다.</p> <p contents-hash="4738ab29952b12f52c496c588701a3b265d28ac7cd6c9e4afdcee415b43dfaf1" dmcf-pid="pWbFNK6bEB" dmcf-ptype="general">지금까지 전기차 배터리 음극재로 가장 많이 쓰인 소재는 흑연이지만 흑연은 저장할 수 있는 에너지의 양이 이미 이론적 한계에 다다랐다. 그래서 주목받기 시작한 것이 바로 실리콘이다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="5da749a40ac7c7b10707c8dedd177d938725f6c96feae212e50d1b320f1e757d" dmcf-pid="UYK3j9PKwq" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="(왼쪽부터) 박수진 포스텍 교수, 제민준 박사, 최장욱 서울대 교수" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/01/etimesi/20260601085307202qtpq.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="1dz5oqfzmV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/01/etimesi/20260601085307202qtpq.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> (왼쪽부터) 박수진 포스텍 교수, 제민준 박사, 최장욱 서울대 교수 </figcaption> </figure> <p contents-hash="e8841ae69a1ce38fe4fb11176faa710573715f5b088b283d5d0402d540e9594d" dmcf-pid="uG90A2Q9Iz" dmcf-ptype="general">실리콘은 흑연에 비해 최대 10배 많은 에너지를 저장할 수 있어 '꿈의 소재'로 불려왔다. 문제는 실리콘이 충·방전을 반복하는 과정에서 부피가 무려 300%까지 부풀었다 줄어든다는 점이다. 배터리 성능이 빠르게 떨어지고, 수명이 짧아지는 것이 실리콘 음극재 상용화의 가장 큰 걸림돌이었다.</p> <p contents-hash="ed5102e5c541e34e29c4d88382e0655f36e356237826ae5101e0321f9b8d32f4" dmcf-pid="7H2pcVx2D7" dmcf-ptype="general">연구팀은 반복적인 부피 변화를 버텨내는 강도에 주목했다. 단단하면서도 쉽게 금 가지 않는 구조, 즉 깨지지 않는 유리가 아니라 구부러져도 돌아오는 금속 같은 특성이 필요했다.</p> <p contents-hash="d61e7717e204aff37cfe5ea98ab0df1f718a2758bead38a44ea24334f2e59539" dmcf-pid="zXVUkfMVwu" dmcf-ptype="general">연구팀은 실리콘 산화물 내에 32㎚(나노미터) 크기 불화리튬(LiF) 결정을 정밀하게 배치했다. 이는 결정 크기가 작아질수록 강해지지만, 또 지나치게 작아지면 오히려 약해지는 '홀-페치(Hall-Petch) 법칙'과 '역 홀-페치 효과'를 응용한 것이다. 연구팀은 여기에 이온은 잘 통과시키고, 전자는 빠르게 이동시키는 특수 코팅층을 입자 표면에 더해 급속충전 성능까지 잡았다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0272708fa019e23e2b77e1b519fa8cc38fce2dc8cb7a2df68e144256b08a11cf" dmcf-pid="qZfuE4RfsU" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="깨지는 않는 실리콘 음극재를 통한 고에너지·급속충전 전기차 배터리 구현 모식도" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/01/etimesi/20260601085308536aabn.png" data-org-width="700" dmcf-mid="tr1vxt71m2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/01/etimesi/20260601085308536aabn.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 깨지는 않는 실리콘 음극재를 통한 고에너지·급속충전 전기차 배터리 구현 모식도 </figcaption> </figure> <p contents-hash="99b0b5075110f02374ff896625a44f57f750870ee71268401a4d2ee1b6bffc5e" dmcf-pid="B547D8e4wp" dmcf-ptype="general">실험 결과, 연구팀이 개발한 소재는 충·방전 과정에서 부피 변화가 18.9% 수준에 머물렀다. 실제 전지 평가에서도 10~80% 충전 기준 20분 급속충전 조건으로 1000회 이상 안정적으로 작동했다. 1.26Ah(암페어시)급 파우치형 배터리에서도 500회 이상 정상 구동을 확인했으며, 에너지 밀도는 1kg당 402Wh(와트시), 부피 기준으로는 1L당 1125Wh를 기록했다. 이 기술이 실제 전기차에 적용되면 한 번 충전으로 약 1000km 주행이 가능한 전기차 개발에도 기여할 수 있다</p> <p contents-hash="fdf5782c1054a4138ba83d5601a4020eeb932eb6ca8b7a2575ad6f69f5fd6a3f" dmcf-pid="b18zw6d8m0" dmcf-ptype="general">박수진 교수는 “실리콘 음극재가 부서지는 문제를 '강도'와 '영률'을 동시에 높이는 방식으로 해결했다”라며 “고에너지 밀도와 급속충전을 만족하는 차세대 배터리 상용화를 앞당기는 계기가 될 것”이라고 했다.</p> <p contents-hash="c770c4b3c84638e384572caa64f006bebcecbc88b49ff66a97bab3d5d594255e" dmcf-pid="Kt6qrPJ6s3" dmcf-ptype="general">이번 연구는 과학기술정보통신부, 서울대 공학연구원·이차전지혁신연구소·신소재공동연구소, LG에너지솔루션 오픈액세스 출판 비용 지원을 받았다.</p> <p contents-hash="5def42b7556cd6e5f8d4d8d043fb83b4aa6b2894eb62bae723376da62c0e9f63" dmcf-pid="9FPBmQiPOF" 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 GS리테일, 한국 축구 경기일에 치킨·피자 최대 50% 할인 06-01 다음 챔프 등극 박정은 “12월 리턴매치 고려해보겠다” 06-01 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
