[단독] MIT, '꿈의 배터리' 전고체 배터리 난제 풀었다

옛밍창 교수 연구팀 "기계적 응력으로 덴드라이트 해소"

 

[더구루=오소영 기자] 미국 매사추세츠공대(MIT) 연구팀이 전고체 배터리의 덴드라이트 문제를 풀었다. 상용화 시기를 앞당기는 데 기여할 전망이다.

 

옛밍창(Yet-Ming Chiang) MIT 교수가 이끄는 연구팀은 지난 18일(현지시간) 전고체 배터리의 고질적인 문제인 덴드라이트를 해결할 방법을 발견했다고 과학저널 '줄'(Joule)에 밝혔다

 

전고체 배터리는 액체 대신 고체 전해질을 활용한다. 용량을 늘리면서도 배터리 무게와 부피, 화재 위험을 줄일 수 있어 차세대 배터리로 주목받고 있다. 완성차·배터리 업체들이 대거 개발에 뛰어들었지만 상용화는 쉽지 않아 보인다.

 

가장 큰 걸림돌은 덴드라이트다. 덴드라이트는 전고체 배터리를 충전할 때 양극에서 음극으로 이동하는 리튬이 음극 표면에 쌓이며 생성되는 나뭇가지 모양의 결정체다. 이 결정체는 배터리의 핵심 소재인 분리막을 훼손해 수명과 안전성을 떨어트린다. 분리막을 찢어 화재나 폭발을 유발할 수 있다.

 

연구팀은 투명한 전해질을 쓴 얇은 배터리셀을 만들어 덴트라이트의 형성과 파괴 과정을 관찰했다. 그 결과 덴드라이트 생성을 완전히 막을 수 없지만 성장을 억제할 방법을 발견했다.

 

연구팀은 기계적 응력을 가하면 된다고 주장했다. 150~200㎫(메가파스칼)만으로도 충분하다. 연구에 참여한 대학원생 콜 핀처(Cole Fincher)는 "상업용 필름을 포함해 여러 제조 공정에서 일반적으로 유도되는 응력 수준"이라며 "구현하기 어렵지 않다"고 설명했다.

 

다만 방향이 중요하다. 연구팀은 배터리 원재료를 샌드위치처럼 쌓아 수직으로 힘을 가해 압착시키는 경우가 많은데 이는 덴드라이트 형성을 가속화한다고 설명했다. 수평으로 가해져야 덴드라이트의 성장을 막을 수 있다.

 

창 교수는 "이번에 발견한 원리를 배터리 시제품에 적용하고 대량 생산에 필요한 공정을 정확히 파악할 계획이다"라고 밝혔다. 이어 "특허를 신청했지만 이미 전고체 배터리 개발에 뛰어든 회사가 있으므로 상용화하진 않을 것"이라고 덧붙였다.

 










테크열전

더보기




런치박스

더보기