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인더스트리뉴스는 배터리 산업의 경쟁 기준이 에너지밀도·생산능력 확보에서 적용처에 맞는 소재·공정·공급망·시스템 조합으로 옮겨가고 있다고 전했다. 배터리 적용처가 전기차를 넘어 에너지저장장치(ESS), 산업용 장비, 데이터센터 등으로 확대되면서 단일 기술로 모든 시장에 대응하기 어려워지고 있다고 설명했다. 소재 단계에서는 나트륨이온전지가 새로운 선택지로 거론됐다. 제조공정에서는 수율과 원가를 좌우하는 세부 공정의 중요성이 커지고 있다고 언급했다. ESS와 전력계통 관련 내용은 원문이 중단돼 확인되지 않는다.
9월 21일
연구진은 제일원리(first-principles) 계산으로 질소로 기능화된 2차원 MBene 소재 V2BN2를 리튬·나트륨 이온 배터리 음극(anode) 후보로 평가했다. 포논 분산(phonon dispersion)과 제일원리 분자동역학(AIMD) 계산으로 동역학적·열적 안정성을 확인했고, 전자 밴드 구조와 상태밀도 분석에서 금속성을 보였으며, 바더 전하(Bader charge) 분석에서는 Li/Na 흡착 시 상당한 전하 재분포가 나타나 기능화되지 않은 원래 소재보다 이온-기판 상호작용이 강해진다고 보고했다. Li와 Na의 다층 흡착을 가정한 이론적 비용량(theoretical specific capacity)은 각각 1524, 762 mAh/g, 개방회로전압(open circuit voltage)은 각각 0.73 V, 0.23 V로 계산됐고, 이온 이동 에너지 장벽은 Li 0.49 eV, Na 0.29 eV로 제시됐다. 다만 이는 모두 계산으로 얻은 이론값이며 초록에는 실제 합성이나 셀 수준 실험 검증이 제시되지 않았다.
9월 10일
독일 프라운호퍼 태양에너지시스템연구소(Fraunhofer ISE)가 주도하는 컨소시엄이 무게 증가 없이 셀 단위 에너지밀도를 10~15% 높일 수 있는 두꺼운 배터리 전극을 개발했다고 밝혔다. 연구진은 리튬이온·나트륨이온·아연이온 셀에서 이 개념을 실증했고, 리튬이온 파우치셀 시제품도 제작했다. 배터리 셀 기술 그룹장 올리버 피츠에 따르면 전극 코팅 두께를 기존 100~200µm에서 최대 800µm까지 늘렸으며, 이로써 셀 내부에 필요한 집전체 수가 줄어 활물질을 위한 공간과 무게 여유가 생긴다. 프라운호퍼 ISE는 기존 습식 코팅 방식 대비 공정 복잡도가 낮아 설비투자비와 운영비가 낮아진다고 설명했다. 해당 셀은 PFAS를 사용하지 않고 독성 용매 없이 제조되며, 연구는 VORAN·INFAB·WinZIB2 세 개 프로젝트의 일환으로 Acp systems, Helmut Hechinger, 슈투트가르트대 광전자연구소(ipv), 카를스루에공대/헬름홀츠연구소 울름이 참여했다.
9월 9일
KAIST 홍승범 신소재공학과 교수 연구팀은 육종민 교수팀, 최남순 생명화학공학과 교수팀과 공동으로 배터리 나노분석 과정의 측정 오류 원인을 규명하고 이를 줄이는 방법을 개발했다고 7일 밝혔다. 연구팀은 원자힘현미경(AFM) 기반 전기화학 변형 현미경(ESM) 분석에서 소재 표면이 울퉁불퉁할 경우 실제 이온 이동이 없어도 유사한 신호가 나타날 수 있다는 점에 주목했다. 이온이 이동하지 않는 단결정 실리콘 표면에 미세한 홈을 만들어 실험한 결과, 표면 높낮이 변화만으로 탐침과 시료의 접촉 상태가 달라져 이온 이동과 유사한 신호가 발생하는 것을 확인했다. 해결책으로 아르곤 이온 빔을 이용하는 냉각식 단면 연마기(CCP)로 배터리 소재 단면을 다듬자 표면 거칠기가 줄면서 측정 오류도 감소했다. 이번 연구는 한국연구재단 지원으로 수행됐으며, 결과는 국제학술지 '스몰 메서즈(Small Methods)'에 지난 6월 11일 게재됐다.
9월 7일
KAIST 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀은 육종민 교수 연구팀, 생명화학공학과 최남순 교수 연구팀과 공동연구를 통해 배터리 나노 분석 과정에서 발생하는 측정 오류의 원인을 확인했다고 7일 밝혔다. 연구팀은 원자힘현미경(AFM) 기반 전기화학 변형 현미경(ESM) 분석에서 배터리 소재의 표면 굴곡이 실제 이온 이동과 유사한 신호를 만들 수 있다는 점을 확인했으며, 이온이 움직이지 않는 단결정 실리콘에 미세한 홈을 만든 실험과 흑연 음극·나트륨 고체전해질에서도 같은 현상이 나타났다. 해결책으로는 아르곤 이온 빔을 이용한 냉각식 단면 연마기(CCP)로 표면을 평탄화하는 방법을 제시했고, 표면 거칠기를 낮추자 신호 오류가 크게 줄고 평탄화 전 강하게 나타났던 입계(grain boundary)의 ESM 신호가 사라졌다. 연구팀은 이 분석법이 리튬이온전지뿐 아니라 전고체전지와 나트륨이온전지 등 차세대 배터리 소재 연구에도 활용될 것으로 기대했다. 연구 결과는 국제 학술지 '스몰 메서즈(Small Methods)'에 게재됐다.
9월 7일