충남대·전남대 연구팀, 고온 안정성 갖춘 반고체전지 기술 개발

100℃ 고온에서도 안정적 충·방전 가능, 폭발 위험 낮춰

▲충남대·전남대 공동 연구팀이 고온에서도 안전하게 작동하는 차세대 반고체전지를 개발했다. ⓒ충남대학교

박상백 충남대학교 신소재공학과 교수와 차진혁 전남대학교 기계공학부 교수 공동 연구팀이 고온에서도 폭발 위험 없이 안정적으로 작동하는 차세대 반고체전지 기술을 개발했다.

연구팀은 액체 전해질을 1차원 나노구조의 금속유기골격체(MOF) 내부에 가둬 전해질을 겉보기에는 고체처럼 안정적이면서도 리튬이온은 자유롭게 이동할 수 있는 완전 반고체 상태로 만드는 데 성공했다.

특히 연구팀은 AI 기반 분자동역학 시뮬레이션을 활용해 머리카락 굵기보다 수만 배 작은 초미세공간 속 리튬이온의 움직임을 세계 최초로 규명했다.

이를 통해 반고체전지 설계를 경험이 아닌 과학적 근거와 데이터로 최적화할 수 있는 길을 열었다.

개발된 반고체전지는 100℃ 고온에서도 안정적으로 충·방전이 가능했다.

기존 액체전해질 기반 전지는 고온에서 성능 저하와 작동 중단 등을 보였지만 이번 전지는 구조적으로 안정된 전해질 덕분에 장시간 구동에도 전압 변동이 적었다.

박상백 교수는 “전해질을 구조적으로 가둬 안전성을 높이고 AI를 활용해 내부 현상을 직접 확인했다는 점이 핵심”이라며 “전기차·항공우주·고온 산업환경 등에서도 안전하게 사용할 수 있는 차세대 에너지 저장 기술로 확장 가능하다”고 말했다.

차진혁 교수는 “학부 연구생이 주도적으로 참여한 AI 시뮬레이션이 실험 결과를 이론적으로 뒷받침했다”며 “AI 기반 설계가 차세대 전지 개발의 핵심 도구가 될 것”이라고 말했다.