리튬배터리 발목잡던 용매 2개 섞었더니…"되레 수명 3배 증가" 작성일 10-12 55 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">UNIST·KAIST, 일반적인 전해질 설계 통념 뒤집어…'ACS 나노'에 논문 게재</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="XwUWpRZvje"> <p contents-hash="f834c1b713a0f43b3715d4836020bffb25468feb307b7b7a20e16d7366467947" dmcf-pid="ZruYUe5TkR" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>기존 배터리 수명을 3배 이상 늘릴 수 있는 전해액이 개발됐다.</span></p> <p contents-hash="a118cd9d3c6f957e078c3602558236837a31f92a7855982ccb50526b4fe2d57a" dmcf-pid="5m7Gud1ykM" dmcf-ptype="general">12일 UNIST는 송현곤 에너지화학공학과 교수와 서동화 KAIST 신소재공학과 교수팀이 이같은 전해액을 개발했다고 밝혔다.</p> <p contents-hash="49fed47b25ea427d7d7571c47276d4d9abaeff8727e505d37157b5133eb2ec3d" dmcf-pid="1szH7JtWAx" dmcf-ptype="general">리튬금속배터리는 리튬금속을 음극으로 쓰는 배터리다. 리튬금속이 전해액과 불필요하게 반응하기 때문에, 용량이 급격히 줄는 단점이 있다. 고전압으로 충전할 때 더 심하다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="a144c06489c5e40bb3b8ac6168c5df7536fc1898265d2898d0b81da1cdc32235" dmcf-pid="tOqXziFYAQ" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="충·방전 후 리튬금속 표면의 주사전자현미경(SEM) 이미지. 기존 전해질에서는 리튬이 거칠고 성기게 석출되는 반면, 협동 용매화 전해질에서는 치밀하고 평탄하게 석출됐다. 그림=UNIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/12/ZDNetKorea/20261012080159355wgso.jpg" data-org-width="638" dmcf-mid="YHXOHVSrNi" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/12/ZDNetKorea/20261012080159355wgso.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 충·방전 후 리튬금속 표면의 주사전자현미경(SEM) 이미지. 기존 전해질에서는 리튬이 거칠고 성기게 석출되는 반면, 협동 용매화 전해질에서는 치밀하고 평탄하게 석출됐다. 그림=UNIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="5ceea9ad8000292460c6ca5cb6ba88441677aa38886547e02911b9ac95e0c642" dmcf-pid="FIBZqn3GaP" dmcf-ptype="general">UNIST와 KAIST 연구팀이 이 문제를 에틸렌카보네이트(EC)와 설폴레인(SL) 두 용매를 혼합하는 방법으로 해결했다. 두 용매를 3대 7로 섞고, 리튬염과 전극 보호막을 안정화하는 소량의 첨가제를 더한 결과 이 배터리는 25℃에서 4.5V로 충전할 경우 150회 충·방전한 뒤에도 초기 용량의 약 80%를 유지했다.</p> <p contents-hash="dea0ceaa6e389d176a51739b8208b3738c154024c82a6443fc0ee5a3a945cb5f" dmcf-pid="3Cb5BL0Hk6" dmcf-ptype="general">기존 탄산염계 전해액을 쓴 배터리는 약 50회 만에 충·방전해도 초기 용량의 80% 이하로 떨어진다.</p> <p contents-hash="7c635b7f9f8426c6156292d472fbe6db6dfe9c4eb016629f2fcd5f96a8c43b78" dmcf-pid="0oHsG2lwA8" dmcf-ptype="general">송현곤 교수는 "원래 EC와 SL 용매는 모두 리튬금속배터리에는 부적합하다. 리튬이온은 자신을 둘러싸고 있던 용매 분자를 떼어내고 음극 표면에 리튬금속 형태로 석출돼야 하는데, 두 용매의 분자는 리튬이온을 강하게 붙잡아 이 과정을 방해하기 때문"이라고 말했다.</p> <p contents-hash="5b3d4ec19f6fe2e9b15bbe58b4a097404a70f55eb88d6f550425cb6fd7607881" dmcf-pid="pgXOHVSrk4" dmcf-ptype="general">송 교수는 "두 용매를 섞자 두 용매 분자끼리 서로를 끌어당기면서 리튬이온을 붙잡는 힘은 오히려 약해졌다"며 "연구팀이 이 같은 현상을 규명하고 이를 협동 용매화로 명했다"고 부연 설명했다.</p> <p contents-hash="931fe0ab7e315f89afc13f00a60e0834407ea9e65eb1b6eaeee9513d55f50c13" dmcf-pid="UaZIXfvmjf" dmcf-ptype="general">용매화는 용매 분자가 리튬이온을 둘러싸는 현상이다. 협동 용매화에서는 두 용매가 서로 영향을 주면서 리튬이온과의 결합이 조절된다.</p> <p contents-hash="42b5031351a31dd838065704b6cfe330ec362d11c424491ed900e46b6d645ea7" dmcf-pid="uN5CZ4TsAV" dmcf-ptype="general">연구팀은 실제 98.24%의 초기 쿨롱효율과 평균 99.35%의 쿨롱효율을 기록했다. 쿨롱효율은 석출된 리튬을 얼마나 다시 이온으로 되돌려 쓸 수 있는지 보여주는 수치다.</p> <p contents-hash="a08a04a8626440f7aaeef9d3d04534e135439790e3935a872c1b5ecb12d1350b" dmcf-pid="7j1h58yOg2" dmcf-ptype="general">홍진기 연구원(제1저자)은 “결합력이 강한 두 용매를 섞어 오히려 리튬이온과의 결합을 약하게 만드는 것은 기존의 전해질 설계 통념을 뒤집는 새로운 설계 원리”라며 “리튬금속배터리 외에도 상용 리튬이온배터리의 전해액 성능을 높이는 데 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ba4214423f5be059957e5065dedb7f776f1ab8b1a40b460d81633c29d06fa42e" dmcf-pid="zAtl16WIj9" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="UNIST 연구팀. 송현곤 교수(왼쪽)와 홍진기 연구원.(사진=UNIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/12/ZDNetKorea/20261012080200582iana.jpg" data-org-width="400" dmcf-mid="HgXOHVSrcd" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/12/ZDNetKorea/20261012080200582iana.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> UNIST 연구팀. 송현곤 교수(왼쪽)와 홍진기 연구원.(사진=UNIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="04da3a9cb97042ca721655223d5bab21c1222207adaaad7332eafcae19c574b6" dmcf-pid="qcFStPYCgK" dmcf-ptype="general">송현곤 교수는 “고가의 불소계 용매나 고농도 염에 의존하지 않고도 상용 용매를 이용해 전해액 성능을 높일 수 있는 방법”이라며 “에너지저장장치(ESS)와 전기차에 쓰일 고용량 리튬금속배터리를 더 오래 사용하는 데 도움이 될 것"으로 기대했다.</p> <p contents-hash="af07144fa59ca048513ff2bc371ce2f9a6e4ca1cf7d49ef586befea31b0fd684" dmcf-pid="Bk3vFQGhAb" dmcf-ptype="general">연구팀은 이번 연구에서 계산 자원은 한국과학기술정보연구원(KISTI) 슈퍼컴퓨팅센터, 분석에는 UNIST 연구지원본부(UCRF) 지원을 받았다. 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지 에이씨에스 나노(ACS Nano)에 게재됐다.</p> <p contents-hash="01e17dde4b08013cb0dd50ea1bd892a07eaf9ddd06cf02d089fa988114b7f0fc" dmcf-pid="bE0T3xHlkB" 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 [AI & LAW] 데이터, 어디서 가져왔느냐가 침해 가른다 10-12 다음 빛 비췄더니 자성 없는 반도체에 자성이…비밀은 '원자층 2개'[과학을읽다] 10-12 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
