전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
홈 경제 과학기술

KAIST, 리튬금속 배터리 덴드라이트 억제 기술 개발

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

12분 고속 충전·고전류 구동 동시 구현

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 최남순 교수팀과 신소재공학과 홍승범 교수팀, 고려대학교 곽상규 교수팀이 리튬금속 배터리의 상용화를 가로막던 핵심 난제를 해결했다고 24일 밝혔다.

리튬금속 배터리는 기존 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 높아 차세대 전기차 배터리로 주목받고 있다. 하지만 충전 과정에서 전극 표면에 바늘 모양의 결정인 '덴드라이트'가 형성되면서 배터리 수명이 단축되고 화재 위험이 높아지는 문제가 상용화의 최대 걸림돌로 작용해왔다.

리튬금속 배터리 상용화 난제 해결 AI 생성이미지 [사진=한국과학기술원] 2026.02.24 biggerthanseoul@newspim.com

이는 충·방전 과정에서 전극과 전해질이 맞닿는 경계면이 고르게 유지되지 못하는 '계면 불안정성' 때문이다. 덴드라이트가 자라나면 배터리 내부 단락과 화재로 이어질 수 있어 리튬금속 배터리의 안전성 확보가 필수적이다.

연구팀은 배터리 전해질에 '티오펜(Thiophene)'을 첨가해 전극 표면에 리튬 이온이 안정적으로 이동할 수 있는 지능형 보호막을 구현했다. 이 보호막은 전자 구조가 스스로 재배열되는 특징을 지닌다. 리튬 이온이 이동할 때마다 보호막 내부의 전하 분포가 유연하게 변하며 최적의 통로를 형성하는 방식이다.

연구팀은 밀도범함수이론(DFT) 시뮬레이션을 통해 이 원리를 규명했으며, 기존 상용 첨가제보다 훨씬 뛰어난 안정성을 확인했다. 또한 실시간 원자간력 현미경(In-situ AFM)으로 나노미터 수준에서 배터리 내부를 직접 관찰해 높은 전류 조건에서도 리튬이 표면에 균일하게 쌓이고 제거되는 것을 확인했다.

그 결과, 연구팀은 12분 내 빠른 충전과 8mA/cm² 이상의 고전류 구동을 동시에 구현하는 데 성공했다. 8mA/cm²는 배터리 전극 1cm² 면적당 8mA의 전류가 흐르는 수준으로, 통상 고전류로 평가되는 4mA/cm²보다 2배 이상 높은 조건이다. 이는 전기차의 고속 충전 및 급가속과 같은 실제 사용 환경에 근접한 수준이다.

이번 기술은 리튬 인산철(LiFePO4), 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈-코발트-망간 산화물(LiNixCoyMn1-x-yO2) 등 현재 널리 쓰이는 다양한 양극 소재에 적용할 수 있다. 특정 배터리 유형에 한정되지 않고 기존 전기차 배터리 시스템 전반에 폭넓게 활용 가능해 산업 전반에 미칠 파급효과가 클 것으로 기대된다. 초장거리 전기차는 물론 도심 항공 모빌리티(UAM), 차세대 고밀도 에너지 저장 시스템 등에도 적용될 전망이다.

최남순 교수는 "이번 연구는 단순한 소재 개선이 아니라 전자 구조를 설계해 배터리의 근본 문제를 해결한 성과"라며 "고속 충전과 긴 수명을 동시에 구현하는 차세대 전기차 배터리의 핵심 기반 기술이 될 것"이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 재료·에너지 분야 국제 학술지 '인포맷(InfoMat)'에 2월 2일 게재됐다. KAIST 최남순 교수, 홍승범 교수, 이정아 연구원, 조윤한 연구원이 공동 제1저자로 참여했으며, 현대자동차와 한국연구재단 중견연구사업의 지원을 받아 수행됐다.

biggerthanseoul@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
한화, 김광삼 투수코치·진종길 코치 영입 [서울=뉴스핌] 한지용 기자 = 프로야구 한화 이글스가 김광삼 전 LG 트윈스 투수코치와 진종길 전 NC 다이노스 코치를 영입하며 류지현 신임 감독 체제의 코칭스태프 개편에 나섰다. 한화는 23일 김광삼 코치와 진종길 코치를 새롭게 영입했다고 밝혔다. 두 코치는 오는 30일부터 일본 미야자키에서 진행되는 마무리 훈련에 합류해 선수들을 지도할 예정이다. [서울=뉴스핌] LG 시절의 김광삼 투수코치. [사진=LG 트윈스] 2026.10.23 football1229@newspim.com 김 코치는 류 감독과 LG에서 오랜 기간 호흡을 맞춘 지도자다. 신일고를 졸업한 뒤 1999년 LG에 입단해 2016년까지 선수 생활을 이어갔다. 은퇴 후인 2017년부터 LG에서 지도자 생활을 시작했다. 육성군 재활·투수코치와 2군 투수코치, 1군 불펜코치 등을 거쳐 2024년부터 올해까지 1군 메인 투수코치를 맡았다. 특히 류 감독과는 LG뿐 아니라 야구 국가대표팀에서도 감독과 투수코치로 호흡을 맞췄다. 김 코치는 이번 한화 합류로 선수와 지도자 생활을 통틀어 처음으로 LG가 아닌 구단에서 활동하게 됐다. 진 코치는 한화에서 선수 생활을 마친 인연이 있다. 부산고와 동의대를 졸업한 뒤 2000년 신인 드래프트에서 삼성 라이온즈의 지명을 받았고, 2005년 한화에서 현역 생활을 마무리했다. [서울=뉴스핌] NC 시절의 진종길 코치. [사진=NC 다이노스] 2026.10.23 football1229@newspim.com 2007년 동의대에서 지도자 생활을 시작한 진 코치는 2013년부터 올해까지 NC에서 작전·수비·주루 코치 등을 역임했다. 한화는 앞서 류 감독을 새 사령탑으로 선임한 데 이어 두 코치를 영입하며 2027시즌을 위한 지도 체계 정비에 속도를 내고 있다. football1229@newspim.com 2026-10-23 17:07
사진
[날씨] 태풍 영향 제주·남부 중심 비 [서울=뉴스핌] 고다연 기자 = 토요일인 24일은 태풍 '참피' 북상 영향으로 제주도와 남부지방 중심으로 비가 내릴 전망이다.  23일 기상청에 따르면 오는 24일 중부지방은 구름이 많은 가운데 남부지방과 제주도에는 비가 내리겠다. 비가 내리는 13일 오전 서울 종로구 광화문네거리에서 시민들이 우산을 들고 이동하고 있다. [사진 = 뉴스핌DB] 오는 25일까지 예상 강수량은 광주·전남 20~60mm, 부산·울산·경남 20~60mm, 제주도 50~100mm(많은 곳 산지·중산간 150mm 이상)다. 아침 최저기온은 8~17도로 예상된다. ▲서울 13도 ▲인천 14도 ▲수원 14도 ▲춘천 10도 ▲강릉 13도 ▲청주 14도 ▲대전 13도 ▲전주 13도 ▲광주 14도 ▲대구 14도 ▲부산 17도 ▲울산 16도 ▲제주 19도다. 낮 최고기온은 16~21도로 예측된다. ▲서울 21도 ▲인천 21도 ▲수원 21도 ▲춘천 20도 ▲강릉 20도 ▲청주 20도 ▲대전 19도 ▲전주 26도 ▲광주 19도 ▲대구 19도 ▲부산 19도 ▲울산 19도 ▲제주 22도다. 바다 물결은 서해·남해·동해 앞바다 0.5~1.5m로 일겠다. 에어코리아에 따르면 미세먼지는 전 권역이 '좋음'에서 '보통'으로 예상된다. gdy10@newspim.com 2026-10-23 17:30
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동