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한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구단 이중기 박사 연구팀이 리튬금속 전극 표면에 반도체 박막을 형성, 전극 표면에 화재 원인이 되는 나뭇가지 형태(덴드라이트) 리튬금속이 생성되는 것을 원천적으로 차단하는 기술을 개발함

리튬이온 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 전기자동차와 에너지저장장치(ESS) 등에 널리 사용되지만 충·방전이 반복되면 전극 표면에서 리튬 이온과 전자가 만나 나뭇가지처럼 불규칙한 형태의 리튬금속 덴드라이트가 형성되면서 전극 부피가 팽창하고 전극과 전해질 간 반응으로 화재 위험이 커지며 전지 성능이 떨어지는 문제가 있음.

연구팀은 풀러렌(C60)을 플라스마에 노출해 리튬금속 전극과 전해질 사이에 반도체 박막을 형성, 전극 표면에서 리튬금속 덴드라이트가 형성되지 않게 함. 플라스마를 조절하면 리튬금속 표면에 생성되는 반도체 종류를 N형 또는 P형으로 조절할 수 있음.

연구팀은 고안전성 리튬금속 전극 개발 기술은 기존 리튬금속에서 발생하는 금속 덴드라이트 발생을 억제, 화재 위험이 없는 안전한 차세대 이차전지 개발을 위한 융합형 원천기술로, 이 메커니즘을 현재 상용화돼 있는 리튬이온 이차전지 안정성 향상에도 적용할 수 있을 것으로 기대함.