---
title: "분자 단위 분리막 하나로 리튬배터리 안전성과 수명을 동시에 잡음"
published: 2026-01-04T23:49:05.000Z
canonical: https://jeff.news/article/427
---
# 분자 단위 분리막 하나로 리튬배터리 안전성과 수명을 동시에 잡음

POSTECH+경상대+KIER 공동연구. 분리막에 불소(-F)와 산소(-O) 작용기를 접합해 덴드라이트 억제 및 HF 생성 방지. 에너지 밀도 385.1 Wh/kg(기존 대비 1.5~1.7배), 208사이클 후 80% 용량 유지, EV 주행거리 400km→700km 가능.

POSTECH 박수진 교수팀이 경상대, 한국에너지기술연구원(KIER)과 공동으로 리튬금속배터리용 분리막 기술을 개발함. 기존 폴리올레핀 분리막 표면에 불소(-F)와 산소(-O) 작용기를 화학적으로 접합하는 방식임.

**왜 리튬금속배터리가 중요한가:**

- 현재 리튬이온배터리는 이론적 에너지 한계에 근접함
- 리튬금속배터리는 같은 부피에 약 1.5배 에너지를 저장할 수 있음
- EV 주행거리로 환산하면 400km에서 약 700km로 늘어남
- 하지만 충전 시 리튬이 비균일하게 쌓이면서 덴드라이트(나뭇가지 모양 결정)가 생기고, 이게 분리막을 뚫으면 내부 단락 -> 화재 -> 폭발로 이어짐

**이번 기술의 핵심:**

- 분리막 표면에 접합된 극성 작용기가 전극-전해질 계면 반응을 조절함
- 음극 쪽: 균일한 불화리튬(LiF) 층이 형성돼서 덴드라이트 성장을 억제함
- 양극 쪽: 유해한 불화수소(HF) 생성을 막아서 양극 구조를 보존함
- 분리막 하나가 양쪽 전극을 동시에 보호하는 "이중 방탄복" 역할을 함

**성능 수치:**

- 에너지 밀도: 385.1 Wh/kg, 1135.6 Wh/L 달성
- 기존 상용 리튬이온배터리(250 Wh/kg, 650 Wh/L) 대비 1.5~1.7배
- 208 사이클 후에도 초기 용량의 80% 유지 (55도 고온, 저전해질, 얇은 리튬 음극 조건)
- 파우치 타입 풀셀에서 측정한 수치임

**실용화 관점:**

- 기존 리튬이온배터리 제조 공정과 호환 가능하다는 점이 큰 강점임. 새 설비 없이 분리막만 교체하면 됨
- DFT(밀도범함수이론)와 MD(분자동역학) 시뮬레이션으로 작용기가 전자 구조와 계면 반응에 미치는 영향을 원자 수준에서 규명함
- 대규모 에너지저장시스템(ESS) 적용도 가능하다고 KIER 측이 언급함
- Energy & Environmental Science 저널에 게재됨

## 핵심 포인트

- 기존 폴리올레핀 분리막에 불소(-F)·산소(-O) 작용기를 화학적으로 접합
- 음극: LiF 균일층 형성으로 덴드라이트 억제, 양극: HF 생성 방지로 구조 보존
- 에너지 밀도 385.1 Wh/kg, 1135.6 Wh/L (기존 250/650 대비 1.5~1.7배)
- 208사이클 후 80% 용량 유지 (55도 고온 조건)
- 기존 리튬이온배터리 제조 공정과 호환 가능해서 실용화 장벽이 낮음

## 인사이트

분리막 하나를 바꿔서 양쪽 전극을 동시에 안정화한다는 접근이 깔끔함. 특히 기존 제조 공정 호환이라는 점에서 실용화 가능성이 높고, 한국 연구팀의 성과라는 점도 주목할 만함.