KAIST 홍승범 교수팀이 리튬 금속 배터리의 수명과 안전성을 개선할 실마리를 찾아냈습니다. 리튬 이온이 음극 표면에 불균일하게 도금되며 덴드라이트라는 가시 모양의 돌기가 생기는 현상을, 나노 수준에서 처음으로 실시간 관측하며 메커니즘을 규명했습니다. 이 연구는 리튬 금속 배터리의 초기 표면 형상이 장기 수명에 결정적 영향을 미친다는 점을 실험적으로 입증했다는 데 의미가 있습니다.

연구팀은 LG에너지솔루션과 과학기술정보통신부의 지원을 받아 in situ 전기화학 원자힘현미경(EC-AFM)을 활용해 리튬의 도금과 탈리 과정을 실시간으로 추적했습니다. 그 결과 리튬이 균일하게 쌓이는 것이 아니라 특정 위치에 집중적으로 쌓이며 불안정한 구조를 만든다는 점을 확인했습니다. 이 불균일한 열화가 배터리 성능 저하와 내부 단락, 폭발로 이어질 수 있어, 이를 제어하는 것이 핵심 기술로 주목받고 있습니다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘ACS Energy Letters’ 2026년 2월 24일자 표지논문으로 게재됐습니다. 리튬 금속 배터리는 높은 에너지 밀도로 차세대 배터리로 각광받고 있지만, 수명과 안전성 문제가 상용화의 걸림돌이었습니다. 이번 발견은 이러한 한계를 극복할 수 있는 과학적 기반을 마련한 것으로 평가됩니다. 향후 더 안전하고 오래가는 전기차와 휴대기기 배터리 개발로 이어질 가능성이 큽니다.