스탠퍼드 대학교 연구진은 전고체 배터리 기술의 잠재적인 혁신을 발표하며, 나노미터 크기의 은 코팅이 오랫동안 균열 및 고장 문제로 어려움을 겪어온 이 배터리의 세라믹 코어를 크게 강화할 수 있다고 밝혔습니다. 2026년 1월 18일에 발표된 이 연구 결과는 현재의 리튬 이온 배터리에 비해 더 큰 에너지 저장 용량과 더 빠른 충전 시간을 제공하는 전고체 배터리의 광범위한 채택을 가로막는 주요 장애물에 대한 간단한 해결책을 제시합니다.

전고체 배터리는 리튬 이온 배터리에 사용되는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체하여 안전성 향상, 더 높은 에너지 밀도 및 더 빠른 충전 가능성을 제공합니다. 그러나 이러한 배터리는 고체 전해질 내부에 균열이 발생하기 쉬우며, 이는 성능 저하 및 궁극적인 고장으로 이어집니다. 스탠퍼드 연구팀은 세라믹 전해질에 원자적으로 얇은 은층을 적용하면 기존의 미세한 결함을 봉쇄하고 배터리의 충전 및 방전 주기 동안 리튬이 추가적인 손상을 일으키는 것을 방지하는 데 도움이 된다는 사실을 발견했습니다.

프로젝트의 책임 연구원인 차오양 자오는 "은 코팅은 자가 치유 보호막처럼 작용합니다."라고 설명했습니다. "형성되는 작은 균열을 메우고 균열이 확산되는 것을 막아 배터리 수명을 효과적으로 연장합니다." 자오 연구팀은 은이 기존의 결함을 봉쇄할 뿐만 아니라 전해질 내에서 리튬 이온의 분포를 더욱 균일하게 만들어 새로운 균열의 형성을 억제한다는 사실도 발견했습니다.

이번 혁신은 전기 자동차, 휴대용 전자 기기 및 그리드 규모의 에너지 저장 장치를 포함한 다양한 분야에 중요한 의미를 갖습니다. 이 은 코팅으로 강화된 전고체 배터리는 더 긴 주행 거리와 더 빠른 충전 기능을 갖춘 전기 자동차를 가능하게 하여 두 가지 주요 소비자 우려 사항을 해결할 수 있습니다. 또한 에너지 밀도 증가는 더 작고 가벼운 휴대용 전자 기기로 이어질 수 있습니다.

인공 지능의 사용은 이번 발견에 중요한 역할을 했습니다. 연구진은 AI 기반 시뮬레이션을 사용하여 고체 전해질 내에서 리튬 이온의 거동을 모델링하고 은 코팅의 최적 두께와 분포를 예측했습니다. 이러한 시뮬레이션을 통해 다양한 시나리오를 신속하게 테스트하고 배터리 코어를 강화하는 가장 효과적인 접근 방식을 식별할 수 있었습니다. 이는 AI가 재료 과학 연구를 가속화하여 과학자들이 전례 없는 속도와 정확성으로 복잡한 현상을 탐구하고 새로운 재료를 설계할 수 있도록 지원하는 방법을 보여줍니다.

연구에 참여하지 않은 재료 과학 전문가인 엘리너 반스 박사는 "AI는 배터리 연구에서 없어서는 안 될 도구가 되고 있습니다."라고 말했습니다. "AI를 통해 우리는 이러한 재료 내의 복잡한 상호 작용을 원자 수준에서 이해하고 이전에는 불가능했던 방식으로 성능을 최적화할 수 있습니다."

스탠퍼드 연구팀은 현재 대량 생산을 위해 은 코팅 공정을 확장하는 작업을 진행하고 있습니다. 또한 전고체 배터리의 비용을 더욱 절감하고 성능을 향상시키기 위해 대체 재료를 탐색하고 있습니다. 연구진은 이 은 코팅 기술을 통합한 전고체 배터리가 향후 몇 년 안에 상용화되어 에너지 저장 환경에 혁명을 일으킬 수 있을 것으로 예상합니다.