연세대, 한미 공동연구로 차세대 리튬금속전지 실용화 해법 제시

구글에서 서울신문 먼저 보기

세줄 요약

• 연세대·UNIST, 한미 공동연구 성과 발표
• 리튬 손실·계면 불안정성 해결 개념 제시
• 자기회복형 무음극 전지 방향 제안

연구진 사진. (왼쪽부터 오른쪽 하단 순으로) 이현욱 UNIST 에너지화학공학과 교수, 이홍경 연세대 신소재공학과 교수, 김일두 KAIST 신소재공학과 교수, 최승우 UNIST 에너지화학공학과 박사과정생, 김주영 UNIST 에너지화학공학과 박사, 서지연 연세대 신소재공학과 박사과정생. 연세대 제공

연세대학교는 본교 신소재공학과 이홍경 교수 연구팀이 UNIST(울산과학기술원) 이현욱 교수 연구팀과 함께 수행한 차세대 리튬금속전지 국제공동연구 성과가 국제학술지 ‘ACS 나노’(ACS Nano)에 게재됐다고 16일 밝혔다.

해당 논문은 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원한 이차전지 국제공동연구 사업의 성과로, 게재와 함께 ‘ACS Editors′ Choice’에도 선정됐다.

이번 논문은 미국 UT 오스틴, UCLA를 비롯한 한미 배터리 연구진 50여명이 참여한 공동연구의 결과물로, 연구팀은 차세대 리튬금속전지의 최대 난제로 꼽히는 리튬 손실과 계면 불안정성 문제를 해결하기 위해 ‘리튬 인벤토리(Lithium Inventory) 관리’라는 새로운 개념을 제시했다.

리튬금속전지는 기존 흑연 음극 대신 리튬금속을 사용해 에너지 밀도를 크게 높일 수 있어 전기차와 도심항공모빌리티(UAM), 항공우주 분야의 핵심 기술로 주목받는다. 하지만 충·방전 과정에서 발생하는 리튬 손실이 전지 수명을 단축시키는 것이 상용화의 걸림돌로 지적돼 왔다.

연구팀은 리튬을 균일하게 쌓는 기술을 넘어 전착·탈착·회수·보상을 아우르는 전주기 관리 체계를 제안했으며, 손실된 리튬을 전지 내부에서 스스로 회수·보상하는 ‘자기회복형 무음극 리튬금속전지’ 개념도 제시했다. 이는 차세대 초고에너지밀도 배터리 개발의 새로운 방향을 제시한 것으로 평가된다.

이현욱 UNIST 교수는 “리튬금속전지 실용화의 핵심 과제를 새로운 관점에서 재정의한 연구”라고 밝혔으며, 이홍경 연세대 교수는 “한미 공동연구를 통해 차세대 이차전지 분야에서 국내 연구 경쟁력을 더욱 높이는 계기가 되길 기대한다”고 말했다.

김태곤 리포터