밀도와 2배 정도의 수명을 갖는 리튬금속전지를 만드는 데 성공했다.
∘ 기존의 구리 집전체는 약 35회의 충․방전 사이클 이후에서 급격하게
용량이 줄어들어 60회 충․방전 사이클부터는 발현 용량이 거의 0에 가
깝게 되지만, 새로 개발한 삼차원 고분자 구조체를 도입한 리튬금속
음극은 75회 충․방전 사이클 이상에서도 초기 용량 대비 90% 이상의
이례적으로 안정적인 성능을 보였다.
∘ 나아가 간단한 자가-고분자화 과정을 통해 고분자 코팅을 할 수 있어
모든 종류의 다공성 구조체에 적용시킬 수 있을 것으로 기대된다.
□ 특히, 고분자 구조체를 활용한 연구팀의 NCM(니켈․코발트․망간) 양극 기
반 리튬금속전지(고집적 NCM 양극, NP ratio(음극/양극 용량비율): 1.0)
는 기존 리튬이온전지보다 두 배 이상 큰 최대 801 Wh/L의 방전 기준
에너지 밀도를 보였다.
∘ 따라서 동일한 전기차에 같은 크기의 전지를 장착하였을 때, 이번 연
구에서 개발된 리튬금속전지는 두 배 이상의 에너지를 저장함으로써
주행거리를 크게 향상시킬 수 있다는 것을 의미한다.
□ 엄광섭 교수는 “이번 연구 성과는 기존 리튬금속전지의 고질적인 문
제인 충․방전 동안에 일어나는 불균형한 돌기 형성(덴드라이트,
dendrite)과 그로 인한 부피 팽창 문제를 해결할 수 있는 새로운 대안
을 제시했다”면서, “향후 안정성이 보장된 고에너지 리튬금속 전지를
차세대 전기자동차에 이용할 수 있게 된다면 전기자동차의 1회 충전
주행거리를 크게 향상시킬 수 있을 것”이라고 밝혔다.
□ GIST 신소재공학부 엄광섭 교수가 지도하고 조진현 박사과정생이 주도
적으로 수행한 이번 연구는 현대자동차 배터리연구팀과 공동으로 수행
되었으며, 현대엔지비(NGV) 외에도 한국연구재단, GIST 중앙기기연구센