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[IT뉴스]KAIST, 차세대 고에너지 '리튬메탈전지' 안전성 높였다

온카뱅크관리자

2025-11-04 09:37:30

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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="zsgYYipXj1">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="5cc247ac023477227acb65ca457b2b7e7a68ae9b32f2462f9d35aacb366fe230" dmcf-pid="qOaGGnUZk5" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="상온에서도 안정적으로 작동하는 새로운 유기 고체 전해질 필름을 개발한 KAIST 화학과 변혜령 교수와 최락현 석박통합과정, 서울대 손창윤 교수(왼쪽부터). KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/04/fnnewsi/20251104093249530qfxh.jpg" data-org-width="800" dmcf-mid="7lZPPYoMct" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/04/fnnewsi/20251104093249530qfxh.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            상온에서도 안정적으로 작동하는 새로운 유기 고체 전해질 필름을 개발한 KAIST 화학과 변혜령 교수와 최락현 석박통합과정, 서울대 손창윤 교수(왼쪽부터). KAIST 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="dfa568775b804e229e14c5506c3ca04e525a3a91308d71830985265c4db6fb91" dmcf-pid="BPzooprNNZ" dmcf-ptype="general">
           <br>[파이낸셜뉴스] 리튬메탈전지는 기존 리튬이온전지를 대체할 차세대 고에너지 전지로 주목받고 있다. 하지만 불이 잘 붙는 액체 전해질을 사용할 경우 화재 위험이 높아 상용화가 어려웠다. 국내 연구진이 리튬 이온 이동성 100배 향상시키고 상온에서 작동하는 고체 전해질을 개발하는 데 성공했다. 
          </div>
          <p contents-hash="30ab93d82ddabf7fabd9d3208bedcf3175707dc1f199458bb3ca5de5b740d2c2" dmcf-pid="b1lBBOQ9AX" dmcf-ptype="general">KAIST(한국과학기술원)은 화학과 변혜령 교수 연구팀이 서울대학교 손창윤 교수팀과 공동으로 상온에서도 안정적으로 작동하는 새로운 유기 고체 전해질 필름을 개발했다고 4일 밝혔다. </p>
          <p contents-hash="7a34c20dd51dcd1a19ad311e7b29e8e4f5ac0d0dd33042e09d35317456826d36" dmcf-pid="KtSbbIx2kH" dmcf-ptype="general">연구팀은 구멍이 일정하게 배열된 다공성 구조의 ‘공유결합유기골격구조체(COF, Covalent Organic Framework)’라는 신소재를 이용해 머리카락 굵기의 약 1/5수준(두께 약 20μm)의 고체 전해질을 제작했다. 이번에 개발된 COF 전해질은 전지 구동 환경에서 화학적 안정성이 크게 향상된 점이 특징이다. </p>
          <p contents-hash="a53c88876b458608b8b2fee2dffdd8500e64f3c20ea41354fbf78f3ec7820aee" dmcf-pid="9FvKKCMVaG" dmcf-ptype="general">연구팀은 리튬 이온을 전달하는 기능기를 일정한 간격으로 정교하게 배치해, 기존에는 높은 온도에서만 이동하던 리튬 이온이 실온에서도 기능기를 따라 빠르게 이동할 수 있도록 설계했다. 이를 통해 리튬 이온의 이동 경로를 분자 수준에서 정밀하게 제어할 수 있는 고체 전해질 구조를 구현했다. </p>
          <p contents-hash="b471511d2e485b62e79fb646a1a7fe461bc899dcbefcc8fccee81d1701f339e1" dmcf-pid="23T99hRfNY" dmcf-ptype="general">특히 연구팀은 리튬 이온이 쉽게 떨어져 나오고(해리) 이동할 수 있도록 ‘이중 설폰산화 기능기’를 나노 기공에 도입해, 리튬 이온이 가장 짧은 직선 경로를 따라 빠르게 이동할 수 있는 통로를 만들었다. 분자동역학(MD) 시뮬레이션 결과, 이러한 구조는 리튬 이온이 움직이기 위해 필요한 에너지를 낮춰, 적은 에너지로도 빠르게 이동할 수 있어 실온에서도 안정적으로 작동함을 확인했다. </p>
          <p contents-hash="ad17094a0f3efb898f1e6843fbec7398fd7effbe9237d034928caf29c30ee23b" dmcf-pid="V0y22le4NW" dmcf-ptype="general">이번에 만든 전해질 필름은 스스로 가지런히 배열되는 ‘자가조립(Self-assembly)’ 방식으로 만들어져, 표면이 매우 매끄럽고 구조가 균일하다. 덕분에 리튬 금속 전극에 빈틈 없이 잘 달라붙어, 이온이 전극 사이를 오갈 때 더 안정적으로 이동할 수 있다. </p>
          <p contents-hash="61dd5b7240f9758a910a4dc1e7dd00a31df51a5a4760bf66066589d31d745cce" dmcf-pid="fpWVVSd8jy" dmcf-ptype="general">그 결과, 개발된 전해질은 기존 유기계 고체전해질보다 리튬 이온 이동 속도가 10~100배 이상 빠른 것으로 나타났다. 이를 리튬메탈 기반 리튬인산철(LiFePO₄) 전지에 적용한 결과, 300회 이상 충·방전을 반복한 후에도 초기 용량의 95% 이상을 유지했으며, 에너지 손실이 거의 없는 높은 안정성(쿨롱 효율 99.999%)을 입증했다. </p>
          <p contents-hash="24b7ec7de4234d2437d4014b8534b1c9668d50017d8c180647a194b7d8a7ffd8" dmcf-pid="4UYffvJ6jT" dmcf-ptype="general">변혜령 교수는 “이번 연구는 실온에서도 빠른 리튬 이온 이동이 가능한 유기 고체전해질을 구현해 리튬메탈전지의 상용화에 한 걸음을 앞당긴 성과”라며, “무기 고체전해질과 하이브리드 형태로 결합할 경우 계면 안정성 문제를 개선할 수 있을 것”이라고 말했다. </p>
          <p contents-hash="d210063eda15944f407856e227249dc092a5ea23ecc89a3308b88ebfdb6a7750" dmcf-pid="8uG44TiPcv" dmcf-ptype="general">이번 연구의 제1저자는 KAIST 화학과 최락현 대학원생이며, 연구 결과는 국제학술지 Advanced Energy Materials(2025년 10월 5일자)에 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="95b48e5d7bd9e0866f8ca1b849162baa5c22c2924fed969c86f85d07261ac275" dmcf-pid="67H88ynQaS" 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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