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[IT뉴스]'12분이면 완충' 차세대 배터리 기술 개발

온카뱅크관리자

2026-04-02 06:07:32

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="YXs2dtDgCO">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ad75ad6d2afdddbf2925d8114e25c872d2154ddf6f2c774ffecdb08b36bdd7c5" dmcf-pid="GZOVJFwaTs" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="광주과학기술원(GIST) 엄광섭 차세대에너지연구소장(왼쪽)과 조진현 박사. GIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/02/fnnewsi/20260402060205898fodn.jpg" data-org-width="800" dmcf-mid="W7SPguIkWI" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/02/fnnewsi/20260402060205898fodn.jpg" width="658"></p>
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            광주과학기술원(GIST) 엄광섭 차세대에너지연구소장(왼쪽)과 조진현 박사. GIST 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="f3d0c9d89b3fc9e5cc1e9111c1ff4adb9148f20b742df3d8640d65c974ce8f99" dmcf-pid="H5Ifi3rNym" dmcf-ptype="general">
           <br>[파이낸셜뉴스] 12분 내 완충되는 차세대 배터리 기술이 개발됐다. 
          </div>
          <p contents-hash="4cec88ff0522545fba7f1e3988c5b917c802117c4185ef7f9f3cdc7035bbd775" dmcf-pid="X1C4n0mjSr" dmcf-ptype="general">광주과학기술원(GIST)은 차세대에너지연구소 엄광섭 소장(신소재공학과 교수) 연구팀이 전기가 통하는 고분자를 표면에 입힌 3차원 구조체를 활용해 리튬금속전지의 충전 속도와 안정성을 향상시키는 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. </p>
          <p contents-hash="186f88e1e7fbd61a68f0e48a019e4e1cdf5ca77222ab4cd09e6e4998108f321e" dmcf-pid="Zth8LpsASw" dmcf-ptype="general">연구팀에 따르면 전기차(EV)에는 전기를 저장했다가 필요할 때 안정적으로 사용하는 것이 중요한데, 현재 전기차 등에 널리 쓰이는 리튬이온전지는 크기와 무게에 비해 많은 에너지를 저장할 수 있는 장점이 있다. 차세대 배터리로 주목받는 리튬금속전지는 기존 리튬이온전지보다 이론적으로 약 2배 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다. 그러나 충·방전 과정에서 리튬이 음극 표면에 고르게 쌓이지 않고 나뭇가지처럼 뾰족하게 자라는 ‘리튬 수지상 결정(덴드라이트)’이 발생할 수 있다는 문제가 있다. </p>
          <p contents-hash="77cce21caf51532e053e779ec69ee51d66432c2368d1a51d2c0c1bf4101c2053" dmcf-pid="5Fl6oUOcCD" dmcf-ptype="general">연구팀은 리튬이 쌓이는 위치와 방식이 배터리 성능을 좌우한다는 점에 주목해, 리튬이 구조체 내부에서부터 균일하게 쌓이도록 유도하는 3차원 구조체(SP-PPy@pPVDF)를 설계했다. 가볍고 내구성이 뛰어난 고분자 소재인 ‘폴리비닐리덴 플로라이드(PVDF)’로 내부에 빈 공간이 많은 구조를 만들고, 여기에 전기가 일부만 통하는 고분자 ‘폴리피롤(Polypyrrole)’을 코팅했다. </p>
          <p contents-hash="bce6c7a16edbe26b0f53f9ca83b14cb6b4ef068f97071c8445399343bcc9611d" dmcf-pid="13SPguIkvE" dmcf-ptype="general">특히 구조체의 표면은 전기가 통하지 않도록 설계해, 리튬이 표면이 아닌 내부에서부터 차곡차곡 쌓이도록 유도했다. </p>
          <p contents-hash="925044dafaec5312fdebc58fb4897193693a75ef527e03457a9b6c0d50bb9845" dmcf-pid="t3SPguIkSk" dmcf-ptype="general">폴리피롤(Polypyrrole)은 전기가 일부만 통하는 고분자 소재로, 리튬이 충·방전 과정에서 한쪽으로 몰리지 않고 고르게 쌓이도록 돕는다. 이로 인해 배터리 내부 반응이 안정적으로 유지되며, 안전성과 수명이 함께 향상된다. 특히 리튬이 잘 달라붙는 환경을 만들어 초고속 충전 조건에서도 리튬 수지상 결정의 성장을 효과적으로 억제한다. </p>
          <p contents-hash="67335b4392e6e524e083fa46a396ce332feed6bfb22673552eb881da5f001f5d" dmcf-pid="F0vQa7CElc" dmcf-ptype="general">이러한 구조는 전류 흐름을 조절해 리튬이 아래쪽부터 ‘바텀업(bottom-up)’ 방식으로 차곡차곡 쌓이도록 유도해, 덴드라이트 형성과 부피 팽창을 동시에 억제한다. 그 결과 기존 리튬이온전지보다 에너지 저장 밀도를 2배 이상 높이고, 부피 팽창 문제도 크게 개선했다. 또 충전 속도를 크게 단축해 약 12분 만에 완전 충전이 가능한 초고속 충전 성능을 구현했다. 기존 구조에서는 어려웠던 고속 충전 조건에서도 안정적인 성능을 확보했다. </p>
          <p contents-hash="103caf209ea596ef2dbe757d12dd0cb91a1021349d1bcf8f1d49fb4daf1ac140" dmcf-pid="3pTxNzhDWA" dmcf-ptype="general">기존의 구리 집전체 기반 리튬 음극이나 일반적인 다공성 구조체는 약 80회 충·방전 이후 성능이 급격히 저하되는 반면, 연구팀이 설계한 구조는 200회 이상 반복 사용 후에도 초기 용량의 94.7%를 유지했다. 충·방전 과정에서 발생하는 부피 팽창도 관찰되지 않아, 고속 충전 환경에서도 안정성을 입증했다. </p>
          <p contents-hash="59c6d55aeb8bae146a3777674bec5032d2d25174748177265aff8ee7779a9d91" dmcf-pid="0UyMjqlwyj" dmcf-ptype="general">또 이 기술은 간단한 용액 공정만으로 고분자 코팅과 표면 절연 처리를 동시에 구현할 수 있어, 대면적 생산에도 유리하다. 특히 전기자동차 배터리, 에너지저장장치(ESS), 항공 모빌리티용 배터리 등 다양한 분야에 적용될 수 있다는 평가다. </p>
          <p contents-hash="814b286cb2fd1c715c5b378938ce8f6173de8602cc2ea1f00c356dab995809b8" dmcf-pid="puWRABSrTN" dmcf-ptype="general">이번 연구 결과는 재료과학 에너지 분야의 권위 있는 국제학술지 'Energy &amp; Environmental Materials'에 2026년 3월 29일 온라인으로 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="8b76b9ef64786855a705fb4d7973346ff4080111164b6e7d2bb3896626570f8e" dmcf-pid="U7YecbvmSa" dmcf-ptype="general">jiany@fnnews.com 연지안 기자</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 파이낸셜뉴스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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