대전

KAIST는 생명화학공학과 김희탁 교수 연구팀이 LG에너지솔루션과 협력해 리튬메탈전지 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 ‘응집 억제형 신규 액체 전해액’을 개발했다고 4일 밝혔다.

리튬메탈전지는 흑연 음극 대신 리튬메탈을 사용해 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있지만, 충전 과정에서 ‘덴드라이트’가 발생해 수명과 안전성을 확보하기 어렵다는 한계가 있었다.

FRL 공동연구팀은 덴드라이트의 근본 원인을 규명하고, 급속 충전 시에도 균일한 리튬 도금을 촉진하는 전해액을 개발해 문제를 해결했다.

이 전해액은 리튬 이온과의 결합력이 약한 음이온 구조를 활용해 불균일성을 최소화하고, 고에너지 밀도를 유지하면서도 빠른 충전에서 안정적으로 작동한다는 점이 특징이다.

그 결과 12분 만에 80% 충전이 가능하고, 1회 충전으로 800km 주행, 누적 30만km 이상 수명 달성이 가능함이 검증됐다.

김희탁 교수는 “계면 구조에 대한 이해를 기반으로 리튬메탈전지의 가장 큰 장벽을 넘어섰다”며 “전기차 도입을 앞당길 핵심 토대가 될 것”이라고 밝혔다.

LG에너지솔루션 김제영 CTO는 “4년간의 협력이 성과를 낸 사례”라며 산학협력 강화 의지를 전했다.

이번 연구는 KAIST 권혁진 박사가 제1저자로 참여해 네이처 에너지(Nature Energy) 9월 3일 자에 게재됐다.