전기차 배터리 화재 원인으로 꼽히는 내부 합선 위험을 줄이고 수명까지 늘릴 수 있는 차세대 배터리 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

고려대학교는 이 대학 화공생명공학과 조진한 교수 연구팀과 KU-KIST융합대학원 백서인 교수 연구팀, 대구경북과학기술원(DGIST) 연구진이 리튬 금속 배터리의 안전성과 내구성을 높이는 새로운 전극 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

리튬 금속 배터리는 현재 전기차와 스마트폰에 사용되는 리튬이온 배터리보다 에너지 저장 능력이 뛰어나 차세대 배터리로 주목받고 있다. 그러나 충·방전 과정에서 전극 표면에 바늘 모양의 금속 결정이 자라 내부 합선을 일으키고 성능을 떨어뜨리는 문제가 상용화의 걸림돌로 지적돼 왔다.

연구팀은 탄성이 있는 소재 위에 미세한 홈과 주름 구조를 만들고 리튬이 고르게 쌓이도록 돕는 물질을 입힌 새로운 전극을 개발했다. 이를 통해 전류가 특정 부분에 집중되는 현상을 줄이고 합선의 원인이 되는 금속 결정 성장을 억제했다.

실험 결과 새 전극을 적용한 배터리는 고전류 조건에서도 2200시간 이상 안정적으로 작동했으며, 실제 전지에서도 1000회 이상 충·방전 후 높은 용량 유지율을 나타냈다.

조진한 교수는 “배터리 안전성과 수명을 떨어뜨리는 문제를 동시에 해결할 수 있는 기술”이라며 “차세대 고에너지밀도 전기차 배터리 개발에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’에 게재됐으며 후면 표지 논문으로 선정됐다. 연구는 한국연구재단 중견핵심(도약) 연구와 기초연구실지원사업의 지원을 받아 수행됐다.