KPI뉴스 - 포스텍 연구팀, 분자 조절 멤브레인으로 양극·음극 동시 안정화

  • 구름많음부산14.1℃
  • 흐림군산10.0℃
  • 흐림상주4.8℃
  • 흐림인천10.6℃
  • 흐림봉화1.8℃
  • 흐림청송군2.4℃
  • 흐림양평5.7℃
  • 흐림해남9.4℃
  • 흐림포항9.6℃
  • 구름많음강릉11.2℃
  • 구름많음백령도13.9℃
  • 흐림서울9.3℃
  • 흐림밀양7.8℃
  • 흐림영주4.0℃
  • 흐림북창원9.8℃
  • 흐림청주8.3℃
  • 흐림진도군10.1℃
  • 흐림보령10.4℃
  • 흐림보성군9.5℃
  • 흐림대구6.2℃
  • 흐림원주4.9℃
  • 흐림양산시10.3℃
  • 흐림울진8.0℃
  • 흐림대관령-0.7℃
  • 흐림구미6.4℃
  • 흐림부안9.2℃
  • 흐림춘천5.3℃
  • 흐림남해11.4℃
  • 흐림남원7.6℃
  • 흐림합천6.8℃
  • 흐림추풍령5.3℃
  • 구름많음울릉도13.9℃
  • 흐림서산9.1℃
  • 흐림여수12.9℃
  • 흐림의성3.2℃
  • 흐림고흥10.8℃
  • 흐림정선군2.9℃
  • 흐림태백1.8℃
  • 흐림통영12.9℃
  • 흐림흑산도15.0℃
  • 흐림울산10.3℃
  • 흐림목포11.6℃
  • 흐림창원11.1℃
  • 흐림강진군9.9℃
  • 흐림산청6.0℃
  • 흐림서귀포17.4℃
  • 흐림영광군9.8℃
  • 흐림진주6.9℃
  • 흐림천안6.0℃
  • 구름많음속초10.6℃
  • 흐림장흥8.8℃
  • 흐림동두천6.0℃
  • 흐림고산17.4℃
  • 흐림광주10.6℃
  • 흐림성산18.0℃
  • 흐림제주16.3℃
  • 흐림김해시9.5℃
  • 구름많음철원2.8℃
  • 흐림파주5.2℃
  • 흐림영천3.9℃
  • 흐림북부산10.0℃
  • 흐림충주5.5℃
  • 흐림제천4.2℃
  • 흐림장수4.8℃
  • 흐림부여7.9℃
  • 흐림서청주5.6℃
  • 박무대전7.4℃
  • 흐림의령군5.6℃
  • 흐림홍천3.8℃
  • 흐림광양시12.3℃
  • 흐림영월3.8℃
  • 흐림문경5.3℃
  • 흐림세종7.2℃
  • 흐림보은4.5℃
  • 흐림고창군10.2℃
  • 구름많음동해9.3℃
  • 흐림강화10.5℃
  • 안개북춘천4.2℃
  • 흐림인제2.3℃
  • 흐림임실6.8℃
  • 흐림영덕8.0℃
  • 흐림수원9.8℃
  • 흐림완도11.6℃
  • 흐림함양군5.6℃
  • 흐림순창군7.3℃
  • 흐림거제11.2℃
  • 흐림거창4.6℃
  • 흐림경주시5.8℃
  • 흐림순천6.4℃
  • 흐림고창9.5℃
  • 구름많음북강릉11.4℃
  • 안개홍성7.0℃
  • 흐림금산6.4℃
  • 박무안동5.4℃
  • 흐림전주9.3℃
  • 흐림정읍8.7℃
  • 흐림이천4.3℃

포스텍 연구팀, 분자 조절 멤브레인으로 양극·음극 동시 안정화

장영태 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2025-11-21 10:02:28
"분자 한 겹 차이"…리튬전지 폭발 위험↓, 수명 두 배↑
대형 전력망에도 쓸 수 있는 높은 내구성·안전성 갖춘 실용 기술

포스텍 연구팀이 전기차 배터리 폭발 위험을 막고 수명을 두 배 이상 늘리는 분리막 기술을 개발했다.

 

▲ 포스텍 화학과 박수진 교수(왼쪽)와 경상대 이태경 교수. [포스텍 제공]

 

포스텍은 화학과 박수진 교수, 한동엽 박사, 경상대 이태경 교수, 이지윤 연구원, 한국에너지기술연구원 송규진 박사로 구성된 공동연구팀이 '분자조절 멤브레인' 기술을 개발해 에너지 소재 분야 국제 학술지인 '에너지 앤 인바이런먼털 사이언스'에 발표했다고 21일 밝혔다.

 

리튬이온전지는 전기차와 에너지저장장치에 널리 쓰이지만 저장할 수 있는 에너지의 양이 한계에 다다르면서 같은 크기에서 약 1.5배 더 많은 에너지를 담을 수 있는 리튬금속전지가 차세대 전지로 주목받고 있다.

 

전기차로 치면 한 번 충전해 400㎞를 달리던 것을 650~700㎞까지 늘릴 수 있게 된 셈이다.

 

문제는 안전이다. 리튬금속전지를 충·방전할 때, 리튬이 전극 표면에 고르게 쌓이지 않고 나뭇가지처럼 삐죽삐죽 자란다. 이를 '덴드라이트'라 부른다.

 

이것이 전극 사이 분리막을 뚫고 반대편까지 닿으면, 배터리 안에서 합선이 일어나고 폭발이나 화재로 이어질 수 있다.

 

연구팀은 양극과 음극 사이에 끼워진 분리막에 분자 수준 기능을 넣었다. 단순한 분리막 표면에 플루오린(-F)과 산소(-O) 기반 극성 작용기를 화학적으로 붙여 전극 경계면에서 일어나는 반응을 세밀하게 조절할 수 있도록 설계했다.

 

그 결과, 리튬 금속이 쌓이는 음극에서는 리튬 플루오라이드(LiF) 보호층이 고르게 만들어져 덴드라이트 생성을 막았다. 

 

양극에서는 해로운 불화수소(HF) 생성을 차단해 전극이 무너지는 것을 막았다. 한 장의 얇은 분리막이 양극과 음극을 동시에 안정화하는 '이중 보호막' 역할을 한 것이다.

 

실제 전기차 구동 환경에 가까운 조건에서 실험한 결과, 높은 온도(55°C)와 적은 전해액, 얇은 리튬 음극이라는 까다로운 조건에서도 208회 충·방전 후 처음 용량의 80%를 유지하며 안정적으로 작동했다.

 

파우치형 전지로 만든 셀은 무게당 385.1Wh/kg, 부피당 1135.6Wh/L의 높은 에너지 밀도를 기록했다. 지금 쓰이는 리튬이온전지(250Wh/kg, 650Wh/L)보다 각각 약 1.5배와 1.7배 높은 수치다.

 

연구를 주도한 포스텍 박수진 교수는 "이번 연구는 분자 한 겹 설계만으로 리튬금속전지 양극과 음극을 동시에 안정화한 혁신적 사례"라며 "수명과 안정성, 에너지 밀도를 모두 높이면서 지금 있는 리튬이온전지 공정에도 바로 적용할 수 있는 실용적 성과"라고 밝혔다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]