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[IT뉴스]배터리 안에서 빙글빙글…리튬이온 이동 빨라지는 원리 찾았다

온카뱅크관리자

2026-09-21 09:27:24

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">보도기사</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="3Lei171yp9">
          <p contents-hash="55bc60dd630779bdf3e8dc0421b98dcf40e5251a079627fa7d248fdd4a5d1a02" dmcf-pid="0Qf6T5TsFK" dmcf-ptype="general">음이온 회전 막았더니 리튬 확산 '절반'<br>성분만 넣는다고 끝 아니다…전고체 배터리 '배치와 움직임'이 성능 좌우</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="28c90e5d2406693cf0580c60f29e0aaf6327c9136aed476a3aa9a49a187f1f87" dmcf-pid="px4Py1yOzb" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="한국기초과학지원연구원의 이번 연구 성과를 한 장으로 설명한 이미지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/21/551724-22lyJQR/20260921092321090cfyo.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="tumI4e4qFV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/21/551724-22lyJQR/20260921092321090cfyo.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            한국기초과학지원연구원의 이번 연구 성과를 한 장으로 설명한 이미지
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="e5640f4ca1e88ba3f11fab5a386dbf42a4154accb8e49a14c09523b681a08b9a" dmcf-pid="UM8QWtWI3B" dmcf-ptype="general"><br>한국기초과학지원연구원(KBSI) 연구진이 전고체 배터리의 고체전해질 안에서 리튬이온이 빠르게 이동할 수 있도록 돕는 원리를 밝혀냈습니다.</p>
          <p contents-hash="c2f38a4140df571024fb58ca4735ff400c3e4fdf9818053c094eb3a0a59ddcb3" dmcf-pid="uR6xYFYCFq" dmcf-ptype="general">고체전해질 내부에서 특정 음이온이 회전하면 리튬이온의 장거리 이동이 촉진되는 것으로 나타나, 고성능 전고체 배터리 소재를 설계하는 새로운 기준이 제시됐습니다.</p>
          <p contents-hash="571da1ac3fa310e3e47ed845467b148638ff738be82a46cf8a073499176aed6e" dmcf-pid="7ePMG3Gh0z" dmcf-ptype="general">◆ 안전하지만 이동 느린 전고체 배터리</p>
          <p contents-hash="7a7d4f9a8354d9969c57cbb876b6e8be6c46d2553dfd0172f39ee177d6d8cc34" dmcf-pid="zdQRH0Hl77" dmcf-ptype="general">전고체 배터리는 불이 붙기 쉬운 액체전해질 대신 고체전해질을 사용하는 배터리입니다. 화재 위험을 낮출 수 있다는 장점 때문에 차세대 배터리로 주목받고 있습니다.</p>
          <p contents-hash="8ddd47541582e69da87a0c7048048488185db4d863a1c639897c24c6f8840f85" dmcf-pid="qJxeXpXSpu" dmcf-ptype="general">다만 고체 내부에서는 리튬이온이 액체에서처럼 자유롭게 움직이기 어렵습니다. 때문에 고체전해질 속 리튬이온의 이동 속도를 높이는 것이 전고체 배터리 성능을 끌어올리기 위한 핵심 과제로 꼽힙니다.</p>
          <p contents-hash="2878fcd83dbda7eda71e5dcc209f40e039adb6a939da9a0e76159e7f0058e366" dmcf-pid="BiMdZUZvUU" dmcf-ptype="general">KBSI는 지능형 이차전지 전략연구단 이영주 박사 연구팀이 고체전해질 안에서 음이온의 회전과 리튬이온의 이동이 서로 연동되는 원리를 규명했다고 21일 밝혔습니다.</p>
          <p contents-hash="466f7c6ab3c4a49c428f30cd3c421442b5a8e85a477f8076ea2b0b9cc364efef" dmcf-pid="bnRJ5u5Tzp" dmcf-ptype="general">◆ '제자리 회전'하는 보로하이드라이드에 주목</p>
          <p contents-hash="2dcb213a0d7bcbfa6afdb4f0addf79497e36a7f4d11752cee4bffc975ed35974" dmcf-pid="KbuqrSrN00" dmcf-ptype="general">연구진은 전고체 배터리 소재로 주목받는 아지로다이트계 고체전해질 속 '보로하이드라이드(BH4-)'라는 음이온에 주목했습니다. 아지로다이트계 고체전해질은 리튬이온이 지나갈 수 있는 통로를 가진 결정 구조의 물질로, 이온전도도가 높고 가공하기 쉽다는 장점이 있습니다.</p>
          <p contents-hash="1656859ec70d5a5438e1b3e82d007a6e8905afc089e87c65014eeb803e1da695" dmcf-pid="9K7Bmvmjp3" dmcf-ptype="general">보로하이드라이드는 붕소 원자 하나에 수소 원자 네 개가 결합한 음이온입니다. 고체 결정 안에 자리하고 있지만 한 방향으로 고정돼 있는 것이 아니라 제자리에서 방향을 바꾸며 회전할 수 있습니다.</p>
          <div contents-hash="cb617733db2a322065a11959b644899e8b71afd49f0e0aeacd4110b97b4204e6" dmcf-pid="29zbsTsAuF" dmcf-ptype="general">
           기존에도 보로하이드라이드를 넣으면 고체전해질의 이온전도도가 높아진다는 사실은 알려져 있었습니다. 하지만 이런 회전 운동이 실제 리튬이온의 이동과 어떤 관계가 있는지는 명확하게 밝혀지지 않았습니다.
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d60c2ad0d4191004c90aff84effb23efbb274a95192519e551fdd22b49878a42" dmcf-pid="V2qKOyOcFt" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="전고체 배터리의 고체전해질 내 빠르게 이동하는 리튬이온(AI 생성 이미지)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/21/551724-22lyJQR/20260921092321262senr.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="FHTYdNd8F2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/21/551724-22lyJQR/20260921092321262senr.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            전고체 배터리의 고체전해질 내 빠르게 이동하는 리튬이온(AI 생성 이미지)
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="fc1e046db8a3a69401fecd08678006b949fd420484a3be59a5600cc56d82885e" dmcf-pid="fVB9IWIkp1" dmcf-ptype="general">
           <div>
            <div>
             <p><br></p>◆ 회전 막자 리튬이온 확산성 '절반'
             <br>
             <br>연구팀은 고체 핵자기공명분광법과 분자동역학 시뮬레이션을 이용해 보로하이드라이드와 리튬이온의 움직임을 분석했습니다.
             <br>
             <br>고체 핵자기공명분광법은 강한 자기장을 이용해 고체 내부 원자의 구조와 움직임을 살펴보는 기술이며, 분자동역학 시뮬레이션은 컴퓨터 계산을 통해 원자와 이온의 움직임을 시간에 따라 모사하는 방식입니다.
             <br>
             <br>분석 결과, 보로하이드라이드가 회전하는 과정과 리튬이온이 이동하는 과정이 반복적으로 맞물려 나타나는 것으로 확인됐습니다. 특히 시뮬레이션에서 보로하이드라이드가 회전하지 못하도록 제한하자 리튬이온의 확산성이 거의 절반 수준으로 떨어졌습니다.
             <br>
             <br>보로하이드라이드의 회전 운동이 단순한 움직임에 그치는 것이 아니라, 리튬이온이 고체전해질 내부를 장거리로 이동하도록 돕고 있다는 의미입니다.
             <br>
             <br>◆ 어디에 놓이느냐도 중요…새로운 설계 기준 제시
             <br>
             <br>보로하이드라이드가 고체전해질 안에서 어느 위치를 차지하는지도 리튬이온 이동에 영향을 미쳤습니다. 연구 결과 보로하이드라이드가 결정 구조 안의 서로 다른 두 위치에 함께 존재할 경우 리튬이온이 움직일 수 있는 공간이 보다 고르게 만들어졌습니다. 이에 따라 리튬이온이 한 공간에서 다른 공간으로 이동하기도 한층 수월해졌습니다.
             <br>
             <br>이번 연구는 고체전해질을 개발할 때 어떤 성분을 넣을지만 따지는 데서 나아가, 내부 물질이 어디에 배치되고 어떻게 움직이는지까지 함께 고려해야 한다는 새로운 설계 방향을 제시했습니다.
             <br>
             <br>연구진은 이번 원리를 활용하면 리튬이온이 빠르게 움직일 수 있는 고성능 고체전해질을 보다 효율적으로 개발하고 연구 과정의 시행착오도 줄일 수 있을 것으로 보고 있습니다. 이를 통해 안전성과 성능을 동시에 높인 전고체 배터리의 상용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대됩니다.
             <p><br></p>
            </div>
            <p>(사진=한국기초지원연구원/생성형 AI)</p>
           </div>
          </div>
          <p contents-hash="2b0268d08e61cfe0a1196eecdb3a544c9c54a7ec6b9ed0b12e1786239df01dd9" dmcf-pid="4fb2CYCEu5" dmcf-ptype="general">조형준 취재 기자 | brotherjun@tjb.co.kr</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © TJB </p>

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