KPI뉴스 - 자석으로 리튬 제어, 폭발 없는 꿈의 배터리 개발

  • 흐림고산19.3℃
  • 비목포15.9℃
  • 흐림금산14.2℃
  • 흐림인천15.2℃
  • 흐림고창군15.0℃
  • 흐림밀양15.2℃
  • 흐림동두천11.6℃
  • 흐림제천14.1℃
  • 흐림의령군13.9℃
  • 흐림천안15.2℃
  • 비포항16.1℃
  • 흐림장수13.1℃
  • 흐림북춘천10.9℃
  • 흐림완도17.3℃
  • 흐림충주16.7℃
  • 흐림산청13.9℃
  • 흐림서청주14.7℃
  • 흐림해남17.9℃
  • 흐림구미15.0℃
  • 흐림남해15.7℃
  • 흐림울진15.7℃
  • 흐림양평13.5℃
  • 흐림순창군14.2℃
  • 흐림보은14.1℃
  • 흐림의성14.4℃
  • 흐림태백12.3℃
  • 흐림영천14.7℃
  • 흐림문경14.3℃
  • 흐림강진군17.1℃
  • 흐림임실13.9℃
  • 흐림광주15.5℃
  • 흐림정읍14.5℃
  • 흐림이천13.5℃
  • 흐림북부산16.3℃
  • 비제주19.7℃
  • 흐림보령16.9℃
  • 비부산18.3℃
  • 흐림원주14.0℃
  • 흐림거창14.1℃
  • 흐림합천15.0℃
  • 흐림양산시16.4℃
  • 비창원15.9℃
  • 흐림파주11.3℃
  • 흐림거제16.6℃
  • 흐림전주14.7℃
  • 흐림속초13.0℃
  • 흐림세종15.0℃
  • 흐림추풍령13.5℃
  • 비서귀포19.6℃
  • 흐림진도군18.3℃
  • 흐림서산15.7℃
  • 흐림북강릉14.5℃
  • 흐림경주시15.0℃
  • 박무홍성14.6℃
  • 흐림성산20.2℃
  • 비울산15.3℃
  • 흐림장흥16.9℃
  • 흐림광양시16.0℃
  • 비대전15.1℃
  • 흐림부여15.4℃
  • 흐림순천14.0℃
  • 흐림서울14.9℃
  • 흐림영광군14.4℃
  • 흐림백령도14.1℃
  • 흐림동해15.5℃
  • 비안동14.6℃
  • 흐림고흥16.7℃
  • 흐림북창원15.8℃
  • 흐림김해시15.3℃
  • 흐림영주14.2℃
  • 흐림강릉14.9℃
  • 흐림남원14.3℃
  • 흐림고창14.6℃
  • 흐림통영16.7℃
  • 흐림대구14.5℃
  • 흐림군산15.5℃
  • 흐림수원14.7℃
  • 흐림강화12.7℃
  • 흐림청송군13.8℃
  • 흐림상주14.1℃
  • 흐림춘천11.1℃
  • 비흑산도16.7℃
  • 흐림영덕15.0℃
  • 흐림진주13.9℃
  • 흐림청주16.6℃
  • 흐림보성군16.0℃
  • 흐림철원10.8℃
  • 흐림영월14.1℃
  • 흐림대관령9.6℃
  • 흐림함양군14.3℃
  • 비울릉도18.1℃
  • 흐림홍천11.7℃
  • 흐림봉화13.2℃
  • 비여수17.0℃
  • 흐림인제10.4℃
  • 흐림정선군13.0℃
  • 흐림부안14.6℃

자석으로 리튬 제어, 폭발 없는 꿈의 배터리 개발

장영태 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2025-12-16 13:39:38
포스텍 연구팀, 자기장으로 폭발 막고 용량 4배 높인 배터리 개발
차세대 배터리 용량·수명·충전속도 모두 개선할 기반 기술 기대

전기차 한 번 충전에 '주행거리 걱정'을 덜 만큼 많은 에너지를 담으면서도, 폭발 위험은 더 낮춘 새로운 배터리 기술이 나왔다.

 

▲ 포스텍 화학공학과·배터리공학과 김원배 교수. [포스텍 제공]

 

포스텍은 화학공학과·배터리공학과 김원배 교수, 화학공학과 강송규 박사, 통합과정 김민호 씨 연구팀이 고에너지밀도 전극 소재에 자기장으로 리튬 이온 흐름을 제어해 덴드라이트 형성을 억제하는 차세대 하이브리드 음극 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

 

이 연구는 에너지 분야 국제 학술지인 '에너지와 환경과학'에 소개됐다.

 

리튬금속 음극은 이론상 에너지 저장 용량이 매우 크지만 충전과 방전을 반복하는 과정에서 바늘처럼 자라나는 덴드라이트가 합선을 일으켜 폭발로 이어질 수 있다.

 

반면 현재 널리 쓰이는 흑연 음극은 용량 한계가 뚜렷해 차세대 기술이 절실한 상황이었다.

 

자석이 쇳가루를 줄 세우듯 리튬 이온 흐름을 정돈할 때 망간–철 산화물 전환형 음극재 안에 리튬이 들어가면 강자성을 띠는 나노입자가 생기는데 여기에 자기장을 걸면 이 입자들이 작은 자석처럼 배열된다.

 

이렇게 되면 리튬 이온이 한쪽으로 몰리지 않고 넓게 퍼져 흐른다. 이 과정에서 로렌츠 힘(자기장 속에서 전하가 받을 수 있는 힘)이 작용해 리튬 이온을 넓게 분산시켜 덴드라이트 대신 매끈하고 균일한 리튬 금속층이 쌓인다.

 

또, 이 음극은 리튬 이온을 산화물 안에 저장하는 방식과 표면에 금속 형태로 쌓는 방식이 동시에 일어나는 '하이브리드형 음극'이다.

 

덕분에 상용화된 흑연 음극보다 약 4배 높은 저장 용량을 구현했고 덴드라이트 없이 안정적으로 충·방전이 가능했다.

 

특히, 300회 이상 충·방전 후에도 배터리 안정성을 보여주는 지표인 '쿨롱 효율'이 99% 이상을 기록했다.

 

김원배 교수는 "이번 방식은 리튬 금속 음극의 가장 큰 약점인 불안정성과 덴드라이트 문제를 한꺼번에 해결할 새로운 접근"이라며 "차세대 배터리 용량·수명·충전속도를 모두 개선할 기반 기술이 될 것"이라고 전했다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]