실리콘 코팅…리튬금속 전지 수명ㆍ안정성 높였다

울산과기원·싱가포르 연구소…배터리 내부 관찰해 성능 향상 원리 입증

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 이현욱 울산과학기술원(UNIST) 교수가 싱가포르 A 스타 연구소 웨이 탕 박사와 함께 실리콘 기상증착법으로 리튬금속 전지 수명과 안정성을 높였다고 15일 밝혔다.

리튬금속은 이온 전지 에너지 용량을 끌어올릴 차세대 음극 물질로 주목받는다.

구동 전압이 낮은 데다 현재 상용화한 흑연 음극보다 용량이 10배가량 우수하기 때문이다.

그러나 충·방전 반응이 일어날 때 전극에 나뭇가지 모양으로 결정이 생겨 전지 성능이 낮아지는 문제가 있다.

연구팀은 리튬금속 표면에 실리콘을 코팅해 결정 성장을 제어했다.

이를 통해 전지 성능을 개선하고, 수명을 더 늘렸다.

특히 배터리가 구동 반응을 실시간으로 관찰해 리튬금속 전극이 어떤 원리로 성능 개선을 했는지 시각적으로 입증했다.

일반 리튬금속 음극은 수지상 결정이 분리막을 뚫고 전지를 단락시키는 반면 실리콘 코팅 리튬금속 음극은 수지상 결정이 없어서 충전이 고르게 일어나고 부피 팽창된 모양이 안정적이라고 연구팀은 설명했다.

이현욱 교수는 "리튬금속 음극 물질의 거동, 부피팽창, 수지상 형성 현상을 이해하고 그 해결점을 제시한 것"이라며 "더 나은 리튬금속 전지를 상용화하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(신진연구) 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials) 6일 자에 실렸다.

walden@yna.co.kr



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