[사이다] ① 폭발 없는 전기차, 덴드라이트 잡은 리튬금속전지!

■ 권석화 / 과학뉴스팀 기자

[기자]
친환경 트렌드에 따라 요즘 주변에서 전기차를 자주 볼 수 있는데요.

전기차의 핵심 부품은 역시 배터리입니다.

최근 리튬이온전지에서 화재가 자주 발생하면서 리튬금속전지가 주목받고 있는데요.

리튬이온전지가 흑연을 쓰는 반면, 리튬금속전지는 리튬 자체를 음극으로 사용해 에너지 밀도를 최대 10배까지 높인 겁니다.

하지만 충전이 반복되면 리튬이 바늘처럼 자라 내부를 찌르는 '덴드라이트 현상'이 문제였는데요.

이에 국내 연구진이 리튬금속전지의 안전성을 높인 새로운 전극 구조, '리튬 호스트'를 개발했습니다.

이 기술은 리튬이 안전한 경로를 따라 쌓이도록 유도하는 3차원 전극 구조인데요.

연구팀은 고분자에 탄소나노튜브와 은 나노입자를 섞어 전기가 잘 통하도록 만들고,구리 기판 위에는 은을 입혀 리튬이 바닥부터 자라도록 했습니다.

이렇게 리튬이 아래에서 위로 차곡차곡 쌓이는 '상향식 증착'이 가능하게 만든 겁니다.

그 결과, 덴드라이트는 억제하고 빠른 충전과 무게 기준 398와트시 퍼 킬로그램(Wh/㎏)의 높은 에너지 밀도까지 확보했다고 하는데요.

연구진 설명 들어보시죠.

[ 박 수 진 / 포항공대 화학과 교수 : "리튬 친화성 물질을 집전체 표면에 도입했기 때문에 덴드라이트 성장을 막을 수 있어서 안정성도 동시에 높일 수 있었습니다. 리튬금속전지 대부분이 50㎛(마이크로미터) 이상의 두께를 갖는 리튬 금속을 사용하지만, 본 연구에서는 25㎛ 정도 되는 두께를 갖는 리튬을 사용할 수 있어서 가격 절감의 측면도 있었습니다."]

연구팀은 여기에 더해 리튬 자체를 사용하지 않는 무음극 전지까지 개발해 한 번 충전에 주행거리를 두 배 이상 늘린 시대를 열겠다는 포부를 밝혔는데요.

폭발 위험 없는 안전한 전기차를 타는 날이 빨리 오기를 기대해봅니다.


YTN 사이언스 권석화 (stoneflower@ytn.co.kr)