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[IT뉴스]“넣으면 좋은줄만 알았는데” 믿었던 ‘첨가제’…전기차 배터리 성능저하 ‘주범’

온카뱅크관리자

2025-12-03 08:37:30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- KAIST 최남순·서동화 교수 공동연구팀 <br>- 하이니켈 배터리 성능저하 근본원인 규명</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="YfIar971ZP">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d449adc5568b55beecd9bf20407b55b34143139f3a32654f8377174ad06f370e" dmcf-pid="G4CNm2ztH6" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 KAIST 연구진. 최남순(아랫줄 왼쪽부터 시계방향) 교수, 이기훈, 한승희, 김재승 박사과정, 서동화 교수. 김준영(상단 원안) 석사.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/03/ned/20251203083151107xjai.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="yuJ2MGSrXx" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/03/ned/20251203083151107xjai.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이번 연구를 수행한 KAIST 연구진. 최남순(아랫줄 왼쪽부터 시계방향) 교수, 이기훈, 한승희, 김재승 박사과정, 서동화 교수. 김준영(상단 원안) 석사.[KAIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="40b6952db8d56acc521109cb579bd70352491d3b5ee23bd6471499a1b3518e74" dmcf-pid="H8hjsVqFt8" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] “전기차 배터리 수명 향상을 위해 사용해온 첨가제가 오히려 성능을 저하시키는 주범이라니.”</p>
          <p contents-hash="be89c6fce5d9d3d7421fce2c5a333b0704082493b2ca8ef9557ffb43c0bebf5a" dmcf-pid="X6lAOfB3Y4" dmcf-ptype="general">KAIST는 생명화학공학과 최남순 교수와 신소재공학과 서동화 교수 연구팀이 배터리의 안정성과 수명 향상을 위해 사용돼 온 전해질 첨가제 ‘석시노니트릴(CN4)’이 하이니켈 배터리에서는 오히려 성능 저하를 일으키는 핵심 원인임을 밝혀냈다고 3일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="e4185ce90973f9557014379eccc19774bfe07757e9b83d91949e313a445ff2de" dmcf-pid="ZPScI4b05f" dmcf-ptype="general">배터리는 양극과 음극 사이를 리튬 이온이 오가며 전기가 만들어진다. 리튬 이동을 돕기 위해 전해질에는 소량의 CN4가 들어가는데, 연구팀은 두 개의 니트릴(-CN) 구조를 가진 CN4가 하이니켈 양극 표면의 니켈 이온과 지나치게 강하게 달라붙는다는 사실을 컴퓨터 계산으로 확인했다.</p>
          <p contents-hash="b25e27bb2ff4ba324933d384d68b84e4b49a0aa06a934ca345d090274a894413" dmcf-pid="5QvkC8Kp5V" dmcf-ptype="general">니트릴 구조는 탄소와 질소가 삼중 결합으로 묶여 있는, 금속 이온과 잘 달라붙는 ‘갈고리’ 같은 구조다. 이 강한 결합 때문에 양극 표면에 형성돼야 할 보호막 역할의 전기이중층(EDL)이 무너지고, 충·방전 과정에서 양극 구조가 뒤틀리며(얀-텔러 왜곡, Jahn-teller distortion) 심지어 양극 전자까지 CN4로 빠져나가 양극이 빠르게 손상된다.</p>
          <p contents-hash="ab23cdbc08138fb76a3cc38de24425f97d95a61ab9ead2c0e5d8b5e38ec3ae0b" dmcf-pid="10aPntGhG2" dmcf-ptype="general">이 과정에서 새어 나온 니켈 이온은 전해질을 통해 음극으로 이동해 표면에 쌓이는데, 이 니켈은 전해질을 더 빨리 분해하고 리튬까지 낭비시키는 ‘나쁜 촉매’처럼 작용해 배터리 열화를 더욱 가속시킨다.</p>
          <p contents-hash="c36fc1c5229f39571aa9bcc2337490ec96b18128071a3d132d9113aa17061747" dmcf-pid="tpNQLFHlX9" dmcf-ptype="general">여러 분석 결과, CN4가 하이니켈 양극 표면을 니켈이 부족한 비정상적인 층으로 바꾸고, 안정적이어야 할 구조를‘암염 구조’라는 비정상적 형태로 변형시키는 현상도 확인됐다.</p>
          <p contents-hash="b8a4d59c93922ce974d8bdeaee7276221f538bf5d6949140f83ad5deeed6a06d" dmcf-pid="FUjxo3XSHK" dmcf-ptype="general">즉 LCO 배터리(리튬코발트산화물)에서는 유용한 CN4가, 니켈 비율이 높은 하이니켈 배터리에서는 오히려 구조를 무너뜨리는 양면성을 가진 물질임을 증명한 것이다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="8696c909ec1f5d2258f1fc847ea955b7f134ed388932e7d212eb76edbcee618d" dmcf-pid="3uAMg0Zvtb" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구결과가 게재된 국제학술지 ‘에이씨에스 에너지 레터스’ 11월 표지.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/03/ned/20251203083151380tkzv.png" data-org-width="583" dmcf-mid="WcYrvxfz1Q" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/03/ned/20251203083151380tkzv.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이번 연구결과가 게재된 국제학술지 ‘에이씨에스 에너지 레터스’ 11월 표지.[KAIST 제공]
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          </figure>
          <p contents-hash="e893b089aaaa9b1e5efac0a3239f888a664e1ced17722415108d062436e6ad83" dmcf-pid="07cRap5THB" dmcf-ptype="general">이번 연구는 단순한 충·방전 조건 조절을 넘어, 금속 이온과 전해질 분자 사이에서 실제로 어떤 전자 이동이 일어나는지까지 규명한 정밀 분석이라는 점에서 큰 의미를 갖는다. 연구진은 이 성과를 바탕으로 하이니켈 양극에 최적화된 새로운 전해질 첨가제 개발에 나설 계획이다.</p>
          <p contents-hash="7fdf2bffe7ff215e0cd3ea729a3954b5078dee5ce8a136ca7e4012803ffc769e" dmcf-pid="pzkeNU1yYq" dmcf-ptype="general">최남순 교수는 “배터리 수명과 안정성을 높이려면 분자 수준의 정밀한 이해가 필수”라며 “이번 연구가 니켈과 과도하게 결합하지 않는 새로운 첨가제 개발의 길을 열어, 차세대 고용량 배터리 상용화에 크게 기여할 것”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="1584ce57b806daa60198695e054a8759a719956806ff16e35b004a67ddac5ea7" dmcf-pid="UqEdjutWZz" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 국제학술지 ‘에이시에스 에너지 레터즈(ACS Energy Letters)’에 11월 14일 온라인 게재되었으며 커버 논문으로 선정됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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