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KAIST 연구진은 흑연 음극재를 기반으로 입자와 바인더(3), 리튬이온이 이동하는 기공의 3차원 분포를 가상공간에 정밀하게 구현했습니다. 이를 통해 매우 좁은 공간에서 동시다발적으로 발생하여 실험만으로는 분석하기 어려웠던 배터리 내부의 기계적 응력과 화학적 변화를 확인하는 데 성공했습니다.
전체 충전 용량이 비슷한 전극일지라도 내부 소재가 어떻게 배치되어 있는지에 따라 손상 정도가 확연히 달라짐을 입증했습니다. 배터리 내부에서 바인더(3)가 특정 영역에 몰리면 리튬이온의 통로가 좁아지면서 흑연 표면에 금속 형태로 쌓이는 '리튬 도금' 현상이 10% 이상 증가하는 것으로 나타났습니다.
배터리의 성능을 극대화하기 위해서는 재료의 총량뿐만 아니라, 구성 요소의 3차원 공간적 분포까지 세밀하게 제어해야 한다는 새로운 기준을 정립했습니다. 고에너지 밀도를 유지하면서도 충전 시간을 단축할 수 있는 최적화된 설계 구조 도출이 가능해졌습니다.
전기차 사용자의 가장 큰 애로사항인 '긴 충전 시간'과 '급속충전에 따른 수명 단축' 우려를 동시에 해결할 수 있는 기술적 토대가 마련되었습니다. 향후 더 빨리 충전되면서도 배터리를 오랜 기간 안전하게 사용할 수 있는 혁신적인 전기차가 출시될 것으로 기대됩니다.
현실에 존재하는 사물이나 시스템을 컴퓨터 속 가상공간에 쌍둥이처럼 똑같이 구현하여 다양한 시뮬레이션을 진행하고 결과를 예측하는 첨단 소프트웨어 기술입니다.
전기차를 너무 빨리 충전할 때 리튬이온이 음극재 안으로 제대로 스며들지 못하고 표면에 금속 형태로 찌꺼기처럼 쌓이는 현상입니다. 이 현상이 심해지면 배터리 수명이 줄고 단락의 위험이 생깁니다.
배터리의 성능을 내는 활물질 가루들이 서로 떨어지지 않고 잘 붙어 있도록 도와주는 접착제 역할을 하는 성분입니다.
