KPI뉴스 - 포스텍 연구팀, '전기차 폭발' 위험 잡는 전극 구조 개발

  • 흐림홍천24.3℃
  • 흐림거창23.7℃
  • 구름많음고흥25.9℃
  • 구름많음강진군25.7℃
  • 흐림흑산도26.5℃
  • 흐림울산22.9℃
  • 구름많음상주23.7℃
  • 구름많음여수26.6℃
  • 흐림인제22.8℃
  • 흐림동해24.4℃
  • 흐림부안24.5℃
  • 구름많음광주24.9℃
  • 흐림정읍24.7℃
  • 흐림서산24.2℃
  • 흐림순창군24.0℃
  • 흐림북강릉24.2℃
  • 흐림군산24.8℃
  • 흐림임실23.4℃
  • 비목포25.5℃
  • 맑음제주29.1℃
  • 흐림양평24.7℃
  • 흐림북부산24.9℃
  • 흐림의령군23.6℃
  • 흐림진주23.1℃
  • 구름많음순천22.8℃
  • 맑음성산27.4℃
  • 구름많음통영26.6℃
  • 흐림북춘천23.3℃
  • 흐림밀양23.9℃
  • 구름많음장흥25.6℃
  • 흐림철원22.7℃
  • 비인천25.6℃
  • 흐림남원23.8℃
  • 흐림속초24.4℃
  • 맑음서귀포28.4℃
  • 흐림고창25.1℃
  • 구름많음영주24.2℃
  • 구름많음문경24.6℃
  • 맑음광양시24.6℃
  • 구름많음진도군26.9℃
  • 구름많음완도26.2℃
  • 흐림천안24.1℃
  • 흐림양산시24.2℃
  • 구름많음추풍령22.2℃
  • 흐림강릉24.6℃
  • 구름많음구미24.2℃
  • 흐림대구23.8℃
  • 맑음고산27.1℃
  • 흐림장수22.7℃
  • 흐림세종24.9℃
  • 구름많음거제26.4℃
  • 흐림봉화23.7℃
  • 구름많음보성군24.8℃
  • 흐림창원25.4℃
  • 흐림영월23.9℃
  • 흐림보령25.0℃
  • 구름많음원주25.5℃
  • 흐림영천23.3℃
  • 흐림제천23.1℃
  • 구름많음충주24.4℃
  • 흐림영광군24.7℃
  • 흐림백령도21.2℃
  • 흐림보은24.5℃
  • 구름많음이천24.4℃
  • 구름많음안동25.2℃
  • 구름많음부산25.9℃
  • 흐림청송군24.4℃
  • 흐림울진24.5℃
  • 흐림태백22.2℃
  • 구름많음남해25.3℃
  • 구름많음해남25.8℃
  • 흐림포항24.5℃
  • 흐림동두천23.7℃
  • 흐림산청24.2℃
  • 흐림합천24.2℃
  • 흐림부여24.5℃
  • 흐림춘천23.4℃
  • 흐림강화23.3℃
  • 흐림울릉도24.7℃
  • 흐림서울25.9℃
  • 흐림파주23.2℃
  • 구름많음의성25.0℃
  • 흐림함양군24.0℃
  • 흐림정선군23.7℃
  • 흐림경주시23.2℃
  • 구름많음수원25.2℃
  • 흐림고창군25.0℃
  • 흐림청주26.7℃
  • 흐림북창원25.5℃
  • 흐림영덕23.2℃
  • 흐림금산23.5℃
  • 흐림대관령20.7℃
  • 흐림전주25.0℃
  • 흐림대전25.5℃
  • 흐림홍성25.1℃
  • 흐림서청주23.9℃
  • 흐림김해시24.9℃

포스텍 연구팀, '전기차 폭발' 위험 잡는 전극 구조 개발

장영태 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2025-10-29 09:26:07
굴곡 낮추고 친화도 높이는 다공성 구조체 개발로 덴드라이트 억제
단순한 공정으로 전극의 미세 구조와 화학적 구배 동시 설계

포스텍 연구팀이 전기차 화재의 주요 원인으로 지목되는 리튬금속 배터리의 폭발 위험을 줄이기 위해 새로운 전극 구조를 개발했다.

 

▲ 포스텍 화학과·배터리공학과 박수진 교수. [포스텍 제공]

 

포스텍은 화학과·배터리공학과 박수진 교수, 한동엽 박사, 배터리공학과 이가영 석사, 중앙대 에너지시스템공학부 문장혁 교수, 박성수 연구원 등 공동연구팀이 리튬금속 배터리 수명과 안전성을 동시에 높이는 3차원 다공성 구조체를 개발했다고 29일 밝혔다.

 

이번 연구 결과는 재료화학 분야 국제 학술지 중 하나인 '어드밴스드 머터리얼즈'에 게재됐다.

 

리튬금속 배터리는 한 번 충전으로 더 오래 가는 차세대 배터리로 주목받지만, 치명적 약점이 있다. 충전과 방전을 거듭하면 리튬이 뾰족한 바늘 모양으로 자라는 '가지돌기(덴드라이트)' 현상이 일어난다.

 

이 바늘이 배터리 내부를 뚫으면 단락(합선)이 일어나 폭발할 수 있다. 연구팀은 전극 내부에 구불구불하지 않은 곧은 통로를 만들고, 아래로 갈수록 리튬이 더 잘 달라붙도록 설계했다.

 

▲ 중앙대 에너지시스템공학부 문장혁 교수. [포스텍 제공]

 

연구팀은 물과 기름이 섞이지 않고 분리되는 원리를 활용한 '비용매 유도 상분리' 공정으로 이 구조를 구현했다. 고분자에 탄소나노튜브와 은 나노입자를 섞어 전기가 잘 통하게 만들고, 구리 기판 위에 은층을 입혀 리튬이 바닥부터 자라도록 유도했다.

 

그 결과 리튬이 아래에서 위로 차곡차곡 쌓이는 상향식 증착이 이뤄졌고, 위험한 가지돌기 발생이 완전히 억제됐다. 이 기술을 적용한 배터리는 무게 기준 398.1Wh/kg, 부피 기준 1516.8Wh/L의 높은 에너지 밀도도 달성했다.

 

현재 전기차에 주로 쓰이는 NCM811, LFP 양극재와 결합한 파우치형 전지에서도 적은 양의 전해액과 낮은 음극-양극 비율이라는 까다로운 상용 조건에서 우수한 성능을 보였다.

 

포스텍 박수진 교수는 "복잡한 공정 없이 전극 내부 이온 이동 통로와 리튬 쌓임 방식을 동시에 제어할 수 있는 새로운 방법을 제시했다"며 "전극 내부의 '길'과 '방향'을 함께 설계하는 전략이 리튬금속전지 실용화의 전환점이 될 것"이라고 밝혔다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]