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[IT뉴스]“내부 거리 조절했을 뿐인데”…‘전고체 배터리’ 수명 획기적 개선

온카뱅크관리자

2025-05-30 09:37:30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- POSTECH·연세대, 고용량·고안정성 실리콘계 복합음극 설계</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="fEcqFpRupK">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d70db4dbf5abf6ef1baad685bc6bf2de662c8ec1ef7fc661656a9005689ea039" dmcf-pid="4DkB3Ue7zb" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="전기차.[게티이미지뱅크]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/30/ned/20250530093254859lrno.jpg" data-org-width="860" dmcf-mid="2SitWHVZ72" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/30/ned/20250530093254859lrno.jpg" width="658"></p>
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            전기차.[게티이미지뱅크]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="14ad6f50763947f0da1b07d2bdde6bdf7ab6c6d74a9a1177cc6a13ef1b2ca341" dmcf-pid="8wEb0udzFB" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 배터리 내부 소재 간 ‘적절한 거리‘를 유지하는 기술로 차세대 배터리 수명을 늘리는 데 성공했다.</p>
          <p contents-hash="37d7ab317f0b965a5c8bbf6d469dbe5bd78b0828c90e848cb84a60f00e77e1c8" dmcf-pid="6rDKp7Jqzq" dmcf-ptype="general">POSTECH(포항공과대학교) 화학과 박수진 교수와 연세대 배터리공학과 이용민 교수팀은 황화물계 전고체 배터리 고용량·고안정성 실리콘계 복합음극 설계기술을 개발했다.</p>
          <p contents-hash="046731fa22a186b9072ae9d4a043c355b9c5cd366da29ebd69a10701db880fb8" dmcf-pid="Pmw9UziBUz" dmcf-ptype="general">전기차에 주로 쓰이는 리튬이온배터리는 성능의 한계에 다다랐고, 내부의 액체 전해질은 누액과 폭발 위험까지 안고 있다. 최근 전고체배터리(All-Solid-State Battery, ASSB)가 이를 해결할 대안으로 주목받고 있다. 전해질을 고체로 바꾸면 수명은 늘고 화재 위험을 크게 줄일 수 있는데, 특히 ‘황화물계 고체전해질’은 액체처럼 전기가 잘 통하면서 안전해 차세대 배터리 핵심 소재로 떠오르고 있다.</p>
          <p contents-hash="5979aaa3e4942eba114ba685b696c908711a951b7b5d6ed59a8a8e10c39a5aaa" dmcf-pid="Qsr2uqnbF7" dmcf-ptype="general">문제는 고용량 음극 소재인 실리콘이다. 기존의 음극 소재인 흑연보다 10배 이상 많은 전기를 저장할 수 있다. 그런데 충전 과정에서 부피가 최대 4배까지 팽창해 딱딱한 고체전해질은 영구 변형되고, 방전 과정에서 부피가 수축하며 실리콘과 고체전해질은 멀어지게 된다.</p>
          <p contents-hash="4994db05cb78a194e510b8dffecaf8673af06b7acada9bd6220243eb2984ffdc" dmcf-pid="xOmV7BLK7u" dmcf-ptype="general">연구팀은 실리콘의 장점은 살리되 단점을 극복하기 위해 ‘밀당 전략’을 사용했다. 부피 팽창이 적고 유연한 알루미늄을 실리콘과 섞어 만든 ‘알루미늄-실리콘(Al–Si)’ 합금은 충·방전 초기에는 다소 팽창하지만, 이후 부피 변화가 거의 없어 전해질을 밀어내거나 당기지 않고, 적절한 거리를 유지한다.</p>
          <p contents-hash="9738125fee245df552794eb3823e842de1947fb6a20c1d117dc9e798a3cbf742" dmcf-pid="y2KIkw1mzU" dmcf-ptype="general">이어 여기에 알루미늄-실리콘의 팽창에 따라 유연하게 늘었다가 줄어드는 ‘탄성 회복형 고체전해질을 더해 알루미늄-실리콘과 전해질이 항상 잘 붙어있도록 했다.</p>
          <p contents-hash="2f64039e1ee8bdf0d9906de3aac7e508e524d73bb6fdd77ff1b66d12cc27b2b1" dmcf-pid="WV9CErtsUp" dmcf-ptype="general">이처럼 ‘거리 조절’에 성공한 연구팀의 고용량 전고체배터리는 높은 율속 조건에서도 300회 충·방전 후 초기 용량의 81.6%, 500회 후에도 70% 이상의 용량을 유지해 실용 가능성을 입증했다. 또한 연구팀은 방사광가속기를 이용한 3차원 X선 촬영, 실시간 내부 압력 측정 및 디지털 트윈3) 기반 컴퓨터 시뮬레이션 등을 통해 배터리의 내부 구조 변화를 정밀하게 분석해 과학적 근거도 확보했다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="6b16cbf5048b0d1d9bc53e0bf26cd33e0d2a8d80740852e3e1054316befdf250" dmcf-pid="YZHnQRsdU0" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="박수진 POSTECH 화학과 교수.[POSTECH 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/30/ned/20250530093255424qshs.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="V6fSrO0CF9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/30/ned/20250530093255424qshs.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            박수진 POSTECH 화학과 교수.[POSTECH 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="b3a614b38898433f7ca5a863d6f00be15d890db0b5f2d08d2cf8b0d286abbd79" dmcf-pid="G5XLxeOJp3" dmcf-ptype="general">이번 연구는 단순한 소재 개발을 넘어 실리콘 음극의 구조·기계·전기화학적 문제를 종합적으로 분석했다는 점에서 의미가 크다.</p>
          <p contents-hash="2c6c5fdbb194d359d6b819ff42da27b910288baca0b57d6757b3b6d272c492f0" dmcf-pid="H1ZoMdIipF" dmcf-ptype="general">박수진 교수는 “차세대 배터리에서 고용량 소재를 안정적으로 사용할 수 있다는 가능성을 보여준 중요한 성과”라며 “전기차는 물론 대용량 저장장치(ESS), 스마트기기 등 다양한 분야에 적용될 수 있어 차세대 배터리 상용화를 크게 앞당길 것으로 기대된다”고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="9b2f0850f8789fabf7a638b116011b73c586e11a92ffc43ca1209f0167aba671" dmcf-pid="Xt5gRJCnut" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’ 온라인판에 게재됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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