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48c최신증권DB티엠디비☑️_텔howDB@] - POSTECH-한국에너지기술연구원, 고출력·고에너지밀도 전극 구현[게티이미지뱅크][헤럴드경제=구본혁 기자] 전기차에서부터 대규모 에너지저장장치(ESS)까지 빠른 충전과 높은 에너지 효율을 동시에 만족시키는 배터리 기술에 대한 수요가 갈수록 커지고 있다. POSTECH(포항공과대학교)과 한국에너지기술연구원 공동 연구팀이 그 해답이 될 수 있는 차세대 배터리 음극 소재를 개발했다.리튬이온전지에서 흔히 사용되는 흑연(graphite) 음극은 내구성은 뛰어나지만, 낮은 이론 용량과 느린 충·방전 속도가 한계였다. 이를 극복하기 위해 연구팀은 ‘하드카본(hard carbon)’과 ‘주석’을 결합한 새로운 전극 설계 전략을 제안했다.‘하드카본’은 탄소 원자들이 무질서하게 얽힌 구조로 내부에 크고 작은 통로가 많아 리튬이나 나트륨 이온의 이동이 쉬워 빠른 충전과 높은 에너지 저장이 가능하며, 구조적으로도 단단해 반복적인 충·방전에도 잘 견딘다. 하지만 주석과 결합할 때는 문제가 있었다. 주석 입자는 작을수록 충·방전 중 발생하는 부피 팽창이 줄어 안정성이 높아지지만, 주석의 낮은 녹는점(약 230°C) 탓에 매우 작은 입자로 만드는 것이 기술적으로 어려웠다.이번 연구에서 연구팀은 솔-젤(sol–gel) 공정과 열 환원 과정을 도입해, 수 나노미터 크기의 주석 입자를 하드카본 내부에 균일하게 분산시키는 데 성공했다.이 복합 구조의 특징은 단순한 물리적 결합을 넘어선 기능적 시너지다. 주석 나노입자는 활물질로 작용함과 동시에 하드카본 결정화를 유도하는 ‘촉매’ 역할도 수행한다. 덕분에 낮은 온도에서도 고결정질 카본이 형성되며, 충·방전 과정에서는 리튬 이온과의 반응을 통해 Sn–O(주석-산소) 결합을 재형성하여 배터리 용량을 더욱 높이는 데 기여한다.개발된 전극은 리튬이온전지에서 20분 급속 충전 조건에서도 1500사이클 이상 안정적인 성능을 유지하며, 기존 흑연 음극 대비 약 1.5배 높은 부피 에너지 밀도를 기록했다. 고출력과 고에너지 특성을 동시에 구현하며, 수명 안정성까