KAIST, 액정 분리막으로 리튬이온 이동 경로 정렬해 덴드라이트 억제

KAIST 윤동기·변혜령 화학과 교수팀이 액정 고분자의 분자 배열을 제어해 리튬이온 이동 경로를 정밀 조절하는 리튬 금속 배터리용 분리막을 개발했다. 나노미터 크기 미세 구멍에 폴리에틸렌글리콜(PEG) 사슬을 도입한 분리막에서 분자를 수직으로 배열하면 이온 이동 경로의 굴곡도가 수평 배열 대비 약 2.5배 낮아져 리튬이온이 더 빠르고 균일하게 이동, 덴드라이트 형성을 억제하는 것으로 나타났다. 이 분리막을 적용한 리튬 금속 배터리는 약 15분 급속 충전 조건(4C)에서 충전·방전 100회 반복 후에도 초기 용량의 94%를 유지했다. 연구 결과는 국제 학술지 ACS Nano에 9월 게재됐다.

핵심

1. 액정 고분자 분자 배열(수직·수평)을 조절해 리튬이온 이동 경로를 정밀 제어
2. 수직 배열 분리막에서 이온 이동 경로 굴곡도가 수평 배열 대비 약 2.5배 감소
3. 급속 충전 조건(4C)에서 100회 충방전 후에도 초기 용량 94% 유지
4. 리튬 금속 배터리의 덴드라이트 형성 억제 및 수명·안전성 개선에 기여 가능성