한기대 김석준 교수 연구팀, 리튬 금속 배터리 수명 혁신적 향상 기술 개발

한국기술교육대학교(KOREATECH)는 에너지신소재화학공학부 김석준 교수 연구팀이 리튬 금속 배터리 및 무음극 리튬 이온 배터리의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 새로운 ‘이차전지 인터페이스 설계 기술’을 개발했다고 4일 밝혔다.

연구팀은 리튬 금속 및 집전체 표면에 두께 5~15 nm의 이차원 전이금속 디칼코게나이드(2D TMD) 박막(PtTe₂, PdTe₂, NiTe₂)을 적용해 충전 시 리튬이 불균일하게 증착되며 발생하는 덴드라이트(dendrite) 성장을 억제하는 데 성공했다. 

PdTe₂ 박막은 리튬과의 반응 과정에서 형성되는 Li₂Te가 균일한 리튬 증착을 유도하며, 안정적인 고체 전해질 계면(SEI) 형성을 촉진하는 것으로 나타났다.

이번 연구는 리튬 증착의 균일도가 표면 확산도와 핵생성 밀도의 함수로 작용함을 수학적으로 규명해 이차전지 설계에 새로운 패러다임을 제시했다는 평가를 받는다. 

고에너지 밀도와 장수명을 동시에 만족하는 차세대 배터리 기술 상용화를 앞당길 중요한 이정표로 기대된다.

해당 연구는 김석준 교수의 지도 아래 임채윤·이가연·김종겸·최정호 학생이 참여했으며, 세계적인 재료과학 저널 Advanced Materials에 6월 1일자로 온라인 게재됐다.