[금강일보 김미진 기자] 기초과학연구원(IBS)은 나노입자 연구단 현택환 단장 공동 연구팀이 온도에 따른 리튬이온배터리 전극물질의 구조 변화를 관측하고 배터리 열화과정의 근본 원인 규명에 성공했다고 5일 밝혔다.

스마트폰을 쓰다 보면 뜨거운 열이 발생한다. 이러한 과열은 배터리의 수명을 저하시키는 원인 중 하나다. 대부분 전자기기에 사용되는 리튬이온배터리는 충전 시 리튬이온이 음극으로 이동해 음극 속으로 삽입되고 사용할 땐(방전) 정반대의 반응이 일어난다. 충·방전 과정에서 발생하는 열이 배터리의 수명과 성능에 영향을 준다고 알려져 있지만 분자 수준의 구조적·화학적 변화에 대해서는 아직 명확히 규명되지 않았다.

이에 연구진은 온도가 배터리 성능에 미치는 영향을 면밀히 분석하기 위해 리튬이온배처리를 제조, 전자현미경으로 전극의 구조 변화를 관찰했다. 그 결과 리튬이온배터리가 고온에서 충?방전 될 때 전극(이산화티타늄 나노입자)이 붕괴된다는 것을 알아냈다. 이어 물질분석과 전기화학적 분석을 통해 전극의 구조 변화가 배터리의 성능에 직접적인 영향을 미친다는 것을 파악할 수 있었다.

배터리 안정성의 핵심인 열화과정의 원인을 분자 수준에서 규명한 만큼 향후 차세대 배터리 설계에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대된다.

성영은 부연구단장은 “최근 전기자동차의 수요 급증과 함께 성능이 우수한 배터리 물질의 개발이 중요해졌다”며 “열에 의한 영향을 최소화할 수 있다면 용량이 높고 안정적인 동시에 오래 사용할 수 있는 차세대 배터리를 설계할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

김미진 기자 kmj0044@ggilbo.com