경희대 연구팀, 리튬금속 배터리 혁신 방안 규명

기계적 압력이 리튬금속 배터리 영향 미쳐

김두호 경희대 기계공학과 교수 연구팀이 기계적 압력이 리튬금속 배터리 내 덴드라이트 형성에 영향을 미칠 수 있다는 사실을 규명했다.

4일 경희대에 따르면 이번 연구는 최준명 한양대 기계공학과 연구팀이 공동연구를 진행했고 국제 저명 학술지인 'Advanced Energy Materials' 9월 호에 게재된 것으로 전해졌다. 이번 연구로 리튬금속 배터리의 안정성과 효율성을 높이는 새로운 방법이 제안되며 리튬금속 배터리 발전의 밑거름이 될 전망이다.

연구팀은 덴드라이트 형성을 억제하기 위해, 계산과학 데이터 주도 다중 스케일 분석 방법과 기계학습을 연구에 도입했다.

연구팀은 원자 수준부터 마이크로 스케일까지 다양한 크기의 분석을 진행했다. 원자 수준에서는 리튬금속 소재의 압축에 따른 리튬 결합 길이의 변화를 추적했다. 또한 소재 데이터 주도 기계학습을 통해 열역학적 에너지 변화를 예측해 덴드라이트의 (불)균일도 경향성을 예측했다.

마이크로 스케일에서는 분자 동역학 시뮬레이션을 통해 열역학적 에너지 변화에 따른 덴드라이트 형성 경향성을 검증해 리튬금속 내부의 덴드라이트 성장을 조절해 배터리 안정성을 높이는 새로운 설계 방법을 제시했다.

김 교수는 "덴드라이트 형성을 억제하는 설계 전략을 제시한 만큼 이차전지 다방면으로 활용될 것"이라고 연구 의의를 설명했다.

박준이 기자 giver@asiae.co.kr