국내 연구진, 리튬금속배터리 수명 3배 늘린 전해액 개발 작성일 10-12 65 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">EC·SL 용매 3대 7 혼합해 ‘협동 용매화’ 유도…수명 50회서 150회로 연장<br>고가 불소계 용매·고농도 염 배제…기존 제조 공정 활용 가능해 경제성 확보</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="82xL8RZvWb"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b6438be2f44ba78bf2aaa526aceaf8b025b7f7340cfe87bd7796bafa3d4b36db" dmcf-pid="6VMo6e5ThB" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="두 용매를 섞었을 때 나타나는 ‘협동 용매화’. 연구그림=UNIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/12/seouleconomy/20261012113900337jorl.png" data-org-width="388" dmcf-mid="42PifxHlSK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/12/seouleconomy/20261012113900337jorl.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 두 용매를 섞었을 때 나타나는 ‘협동 용매화’. 연구그림=UNIST </figcaption> </figure> <p contents-hash="0a869c04024cf554f9e040aa6ff9c9347e7a8d3cd4ee3246196ea077c3c47d6b" dmcf-pid="PfRgPd1yCq" dmcf-ptype="general">국내 연구진이 상용 저가 용매 간 상호작용을 활용해 차세대 리튬금속배터리의 수명을 기존 대비 3배 늘릴 수 있는 전해액 기술을 개발했다. 고가의 특수 용매나 고농도 염을 쓰지 않고도 고전압 충전 시 발생하는 급격한 배터리 열화 문제를 해결했다.</p> <p contents-hash="e15fcee31241dcb3e231e20d0bae2571d9d447638aece3bb7f9b2d61f1855b56" dmcf-pid="Q4eaQJtWyz" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 송현곤 교수와 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 서동화 교수 공동연구팀은 두 상용 용매 간 인력을 이용해 리튬금속배터리 수명을 연장하는 전해액을 개발했다고 12일 밝혔다.</p> <p contents-hash="9d4c1e8665417b1e99994497df4001dc8f787a002def7b95a83b08ccfd3341b9" dmcf-pid="x8dNxiFYl7" dmcf-ptype="general">리튬금속배터리는 흑연 음극을 쓰는 상용 리튬이온배터리보다 용량을 대폭 늘릴 수 있어 차세대 고에너지밀도 전지로 꼽힌다. 그러나 충·방전 시 리튬금속이 전해액과 불필요한 부반응을 일으켜 수명이 급격히 줄어들고, 특히 고전압 충전 환경에서는 용량 감소가 더욱 심해지는 한계가 있었다.</p> <p contents-hash="682a4ac5aa0b6064bad6ead9e9c58c46263b71841e7722ed3d2c10bdf2efa266" dmcf-pid="ycOywCPKWu" dmcf-ptype="general">연구팀은 에틸렌카보네이트(EC)와 설폴레인(SL) 두 용매를 무게비 3대 7로 혼합하고 소량의 보호막 안정화 첨가제를 더해 이 문제를 풀었다. 본래 EC와 SL은 리튬이온을 강하게 붙잡아 전극 표면 석출을 방해한다는 이유로 리튬금속배터리 설계에서 배제돼 온 용매다.</p> <p contents-hash="aebffae47c8de6b14db2ae5a18024f8fa21230c5ee8ba437f6318a1aaf2f9317" dmcf-pid="WkIWrhQ9CU" dmcf-ptype="general">하지만 두 용매를 혼합하자 EC의 수소와 SL의 산소 사이에 수소결합 등 강한 분자 간 인력이 발생하면서 리튬이온을 붙잡는 결합력이 오히려 약해졌다. 연구팀은 두 용매가 서로 영향을 주며 리튬이온 결합과 음이온의 계면 접근성을 조절하는 이 현상을 ‘협동 용매화’로 규명했다.</p> <p contents-hash="9b6d03b13fd6abae8f2ff4c358be29fabeedf5ae791896219f13211c9cbcbd7a" dmcf-pid="YECYmlx2Wp" dmcf-ptype="general">성능 검증 결과, 새 전해액은 초기 쿨롱효율 98.24%, 평균 쿨롱효율 99.35%를 기록했다. 4.5V 고전압 환경에서 하이니켈(NCM811) 양극 배터리를 150회 충·방전한 뒤에도 초기 용량의 약 80%를 유지했다. 기존 탄산염계 전해액이 약 50회 만에 80% 이하로 떨어진 것과 비교해 충·방전 수명이 3배로 늘었다. 전해액 분해로 인한 가스 발생과 양극재 니켈 용출 현상도 억제됐다.</p> <p contents-hash="4b4e6b5bef2b62cc3a3ceff7cd5e19bca294463abc9eb4398d0b945fa21cbb74" dmcf-pid="GDhGsSMVv0" dmcf-ptype="general">송현곤 UNIST 교수는 “고가의 불소계 용매나 고농도 염에 의존하지 않고 상용 용매만으로 전해액 성능을 높였다”며 “에너지저장장치(ESS)와 전기차에 적용할 고용량 리튬금속배터리를 오래 사용하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="494058c7cda4e09f163712820b77b514460b202e0949c669752ec6e7588e1108" dmcf-pid="HwlHOvRfl3" dmcf-ptype="general">제1저자인 홍진기 연구원은 “결합력이 강한 용매를 섞어 리튬이온과의 결합을 약화시킨 새로운 설계 원리”라며 “리튬금속배터리뿐 아니라 상용 리튬이온배터리나 차세대 전지 시스템에도 확장 적용할 수 있다”고 설명했다.</p> <p contents-hash="33dda18da7bcc73fd189058e54ff84ff013658ea03a3de4dd268e164f7ed9aa7" dmcf-pid="XrSXITe4CF" dmcf-ptype="general">이번 연구는 산업통상자원부 한국산업기술기획평가원(KEIT)과 국가과학기술연구회(NST) 등의 지원으로 수행됐으며, 나노과학 분야 국제학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’에 게재됐다.</p> <p contents-hash="4caaeea71c7eca283a076a91d01a5a02f45e1a4ce602a3c4d302cc3e9ae938e9" dmcf-pid="ZmvZCyd8yt" dmcf-ptype="general">울산=장지승 기자 jjs@sedaily.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 서울경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 “알고리즘이 주의력 해킹… 폐해막을 방미통위 주도 TF 시급” 10-12 다음 2차원 반도체 쌓고 빛으로 자성 유도…차세대 양자소자 개발 '토대' 10-12 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
