배터리 내부를 관찰해 성능이 향상된 리튬금속전지가 개발됐다.

배터리 실시간 이미징 전문가인 울산과학기술원 이현욱 교수 연구팀은 싱가포르 A스타 연구소와의 공동연구를 통해 리튬금속전지의 수명과 안정성을 향상시키는 데 성공했다. 연구 성과는 국제학술지인 어드밴스드 머티리얼즈에 지난 6일 자 논문으로 게재됐다.

리튬금속은 리튬이온전지의 에너지 용량을 끌어올릴 차세대 음극 물질로 주목된다. 음극 물질 중에서 구동 전압도 가장 낮고 현재 상용화된 흑연 음극보다 용량이 약 10배 우수하지만 충·방전 때 전극에 나뭇가지 모양으로 결정이 생겨 성능이 낮아지는 문제가 발생한다.

이에 연구팀은 리튬금속 표면에 실리콘을 코팅해 나뭇가지 모양의 결정이 성장되지 않도록 제어했다. 그 결과 전지의 성능도 개선되고 수명도 더 길어졌다. 특히 배터리가 구동할 때의 반응을 실시간으로 관찰해 개발된 리튬금속 전극이 어떤 원리로 성능이 개선되는지 시각적으로 입증했다. 일반 리튬금속 음극은 수지상 결정이 분리막을 뚫고 전지를 단락시키는 반면 실리콘 코팅된 리튬금속 음극은 수지상 결정이 없어 충전이 고르게 일어나고 부피팽창된 모양도 안정적인 것으로 나타났다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com