리튬 발목 잡던 구리 속 '턱' 낮추니 무음극 배터리 수명 5배↑

이민아 포스텍 교수 (사진=포스텍 제공)

포스텍 이민아·홍지현 교수 연구팀과 전북대 김동연 교수 연구팀이 무음극 리튬금속전지의 수명을 획기적으로 늘릴 수 있는 새로운 방법을 개발했다.

무음극 배터리는 음극재를 없애 배터리의 무게와 부피를 줄일 수 있지만, 충·방전을 반복할수록 리튬이 불균일하게 쌓여 수명이 짧아지는 문제가 있었다.

연구팀은 리튬이 처음 쌓이는 구리 집전체 내부의 미세한 경계 구조에 주목해 열처리로 이 구조를 정돈하면 리튬이 표면 전체에 고르게 쌓인다는 사실을 밝혀냈다.

특히 별도의 코팅이나 복잡한 단결정 제조 공정 없이 일반 구리 포일의 열처리만으로 리튬의 성장 형태를 제어하고 배터리 수명을 기존보다 5배 이상 늘리는 데 성공했다.



연구는 그동안 주목받지 않았던 구리 집전체 자체의 특성을 활용해 무음극 배터리의 수명 문제를 해결할 수 있는 새로운 방향을 제시했다는 점에서 의미가 있다.

향후 전기차와 드론 등 높은 에너지 밀도와 긴 수명이 필요한 차세대 배터리의 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다.

이민아 교수는 "기존 연구에서 놓친 구리 집전체의 결정립계 특성을 체계적으로 밝혀 무음극 리튬금속전지의 수명 저하 문제를 근본적으로 해결했다"며 "단결정 구리를 만들지 않아도 결정립계를 안정화하면 리튬이 고르게 자란다는 것을 보여준 만큼, 고에너지밀도 리튬금속전지 실용화를 앞당길 수 있을 것"이라고 말했다.




포항=김규동 기자

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