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[IT뉴스]배터리 손상 원인 '덴드라이트' 억제...KAIST, 배터리 속 리튬이온 '고속도로' 구축

온카뱅크관리자

2026-11-09 16:57:25

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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="7WRfpowaIH">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="6ab154a6ac83a9707132e9aa7f1813a3e26272350abd9df4dcdfe7c9d9c6b02b" dmcf-pid="zSRfpowaIG" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="AI 생성이미지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/09/etimesi/20261109165241786ghhn.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="ui5TDUV7OX" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/09/etimesi/20261109165241786ghhn.jpg" width="658"></p>
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            AI 생성이미지
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          <p contents-hash="73e76b2a35aa1bd2c660cc0fa88016c157745fa180164112d6725195b19b18c7" dmcf-pid="qve4UgrNrY" dmcf-ptype="general">우리 연구진이 배터리 내 리튬이온이 빠르고 고르게 이동케 하는 '고속도로'를 구축했다. 개발 기술은 급속 충전시 리튬 축적 불균일을 줄이는 기술이다. 차세대 배터리 개발에 큰 기여가 예상된다.</p>
          <p contents-hash="f09d76983b99ed41c75864c557c7faca7690084ca1fbceac0fc856a3b5e96e85" dmcf-pid="BTd8uamjEW" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST·총장 배충식)은 윤동기, 변혜령 화학과 교수팀이 액정 고분자의 분자 배열을 제어해 리튬이온 이동 경로를 정밀 조절하는 차세대 배터리 분리막 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="7080a533e0033380cab5c51bcb13fa2fa27937984607784414997bc57b922012" dmcf-pid="byJ67NsAwy" dmcf-ptype="general">리튬 금속 배터리는 충전 과정에서 리튬이 한곳에 몰려 뾰족한 나뭇가지 모양으로 쌓이는 '덴드라이트'가 발생하기 쉽다. 자란 리튬은 배터리 수명을 줄이고, 양극·음극 직접 접촉을 막는 분리막을 손상시켜 내부 합선 및 화재를 일으킬 수 있다.</p>
          <p contents-hash="a07723e0157d788ff919ec4dc992b4d5b1840d32057a7e978c44cc15f9e3f702" dmcf-pid="KWiPzjOcOT" dmcf-ptype="general">연구팀은 분자들이 일정한 방향으로 배열되는 액정 소재를 활용했다. 액정은 고체처럼 규칙적인 분자 배열과 액체처럼 흐르는 성질을 함께 지니며, 표면 처리 등에 따라 분자 배열 방향을 바꿀 수 있다.</p>
          <p contents-hash="5d2ae0abf287f80a0dbc72c4c0afb09d60554522c5fcca08e4e7a9d7a2fd6161" dmcf-pid="9YnQqAIkrv" dmcf-ptype="general">연구팀은 나노미터 크기 미세 구멍이 있는 액정 고분자 분리막을 만들고, 리튬이온 이동을 돕는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 사슬을 도입했다. 이어 분자의 배열 방향을 수직 또는 수평으로 조절해 리튬이온이 어떻게 이동하는지 비교했다.</p>
          <p contents-hash="47637acb559abef7793a2e5c1b0125bc0ea6e8190a8765dc9102368c0b91962c" dmcf-pid="2GLxBcCEsS" dmcf-ptype="general">그 결과, 분자를 수직으로 가지런히 배열한 분리막에서는 리튬이온이 전극 방향으로 곧게 이동하는 통로가 형성됐다. 복잡한 골목길을 잘 정돈된 도로로 바꾼 셈이다. 수평으로 배열한 비교용 분리막보다 이온 이동 경로의 굴곡도가 약 2.5배 낮아졌으며, 리튬이온이 더 빠르고 균일하게 이동해 뾰족한 나뭇가지 모양으로 리튬이 쌓이는 '덴드라이트' 형성을 효과적으로 억제했다.</p>
          <p contents-hash="114afd2b57332996f8ae4a4c6345e4c7713c951c8991d580986240a9c0672077" dmcf-pid="VHoMbkhDOl" dmcf-ptype="general">연구팀은 개발한 분리막을 리튬 금속 배터리에 적용해 급속 충전 성능도 확인했다. 이론상 약 15분 만에 충전할 수 있는 빠른 충전 조건(4C)에서 충전과 방전을 100회 반복한 뒤에도 초기 용량의 94%를 유지했다.</p>
          <p contents-hash="e00b070dba753fb09e32c827246519d20a32cfed165bde6dc385e1bca9efc502" dmcf-pid="fXgRKElwmh" dmcf-ptype="general">이번 연구는 배터리를 구성하는 소재뿐 아니라 그 안의 분자를 어떤 방향으로 배열하느냐도 충전 성능과 수명을 높이는 데 중요하다는 점을 보여줬다.</p>
          <p contents-hash="81003b1ca5a55bfbfdbcc40590a1f5e7caa98688a31aa4db922e7e0443c4e1f3" dmcf-pid="4Zae9DSrwC" dmcf-ptype="general">윤동기 교수는 “향후 긴 주행거리와 빠른 급속 충전이 필수적인 고에너지 밀도 차세대 배터리 기술 개발에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.</p>
          <p contents-hash="7049df824c48c090240f2f794fec72d4520184ac280854efcaafac9e7fa1b32b" dmcf-pid="85Nd2wvmOI" dmcf-ptype="general">이번 연구에는 KAIST 이근중 박사과정과 최락현 박사가 공동 제1저자로, 변혜령 교수와 윤동기 교수가 공동 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 '에이씨에스 나노(ACS Nano)'에 9월 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="442c48453aac20e3849fdc62f0b5f894f8e2e1b71a6d5b87b511f8166a9b5101" dmcf-pid="61jJVrTsmO" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p>
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