한양대 연구팀, 다차원집전체기술로 리튬메탈배터리 상용화 시동

[서울=뉴시스]윤신영 인턴 기자 = 한양대학교는 한양대 화학공학과 임희대 교수와 고민재 교수 연구팀이 리튬메탈배터리의 수명과 안전성을 획기적으로 개선하는 다차원집전체기술을 개발했다고 19일 밝혔다. 이번 기술은 리튬메탈배터리 상용화의 전환점이 될 것으로 기대된다.

최근 전기차와 에너지저장장치(ESS) 시장이 성장하면서 기존 리튬이온배터리보다 높은 성능을 지닌 배터리에 대한 수요가 증가했다.

리튬메탈배터리는 높은 용량에 비해 무게가 가벼워 전기차·드론·항공우주 등에서 리튬이온배터리를 대체할 차세대 에너지저장장치로 주목받았다.

그러나 리튬메탈배터리의 핵심 구성요소인 리튬 음극은 충전 과정에서 리튬 덴드라이트를 형성하는 문제가 있었다. 덴드라이트는 배터리 성능을 저하시키고 화재를 유발할 수 있어 안전성 측면에서 상용화에 어려움이 있었다.

한양대 연구팀은 새로운 다차원집전체 기술을 개발해 안전성 문제를 해결했다. 이들은 마그네슘을 나노수준 농도구배 형태로 증착하는 기술을 제안해 리튬증착을 균일하게 유도함으로써 덴드라이트 성장을 원천적으로 억제하는 데 성공했다.

이 기술은 기존 집전체보다 3배 이상 높은 수명안정성을 갖고 있으며 두께와 다공성을 조절해 에너지 밀도를 극대화하는 것으로 알려졌다. 전기차 등 대용량 에너지저장장치뿐만 아니라 차세대 전자기기에도 적용될 수 있을 것으로 보인다.

연구를 주도한 임희대 교수는 "이번 연구가 리튬메탈배터리의 가장 큰 문제로 꼽혀온 수명 저하와 안전성 문제를 동시에 해결할 수 있다"며 "기술을 더욱 정교화해 리튬메탈배터리 상용화를 가속화할 계획"이라고 전했다.

한편 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 신진연구자지원사업 지원으로 수행된 이번 연구는 재료과학 분야 국제저명학술지 'ACS Nano'의 2025년 1월호에 게재될 예정이다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]