경희대 유재수 교수팀, AI로 수계 아연 배터리 수명·안정성 혁신

경희대학교 웨어러블융합전자연구소 유재수 교수 연구팀이 인공지능 머신러닝으로 배터리 전해질 첨가제를 예측·설계하는 기술을 개발했다. 수계 아연 배터리는 물 기반 전해질과 아연 금속을 사용해 화재 위험이 낮고 제조비용이 저렴하지만, 반복 충·방전 시 아연 표면에 덴드라이트가 생기고 부반응이 발생해 수명과 안정성에 한계가 있었다. 연구팀은 화학 계산과 분자동역학 시뮬레이션 데이터를 AI로 학습시켜 첨가제의 계면 특성을 예측하는 머신러닝 프레임워크를 개발했다. 이를 바탕으로 1-에틸-3-메틸이미다졸륨(정적 계면 조절제)과 나트륨 이온(동적 계면 조절제)을 결합한 이중 양이온 전해질을 설계했다. 이 전해질을 적용한 Zn∥Cu 배터리는 1,500회 이상 충·방전에서 평균 99.73%의 쿨롱 효율을 유지했고, Zn∥Zn 배터리는 5,000시간 이상, Zn∥I2 파우치형 배터리는 1,000회 이상 안정적으로 작동했다. 이번 연구는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'(IF=29.1) 최근 호에 게재됐으며, 한국연구재단 이공분야 대학중점연구소 사업의 지원을 받아 수행됐다.

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