UNIST, 전고체전지 수명 높이는 유기물 코팅 개발

정성균 UNIST 에너지화학공학과 교수팀

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 연구진 모습. (앞줄 왼쪽 2번째부터) 이상표 연구원, 박찬현 연구원, 정성균 교수. /UNIST 제공

국내 연구진이 차세대 이차전지(배터리)로 주목받는 ‘전고체전지’를 안정적으로 사용하는 데 필요한 소재를 새로 개발했다. 전고체전지는 불에 타지 않는 소재를 사용해 기존 이차전지보다 훨씬 안전한 제품이다. 에너지 밀도가 높아 리튬이온 이차전지를 대체할 기술로 평가받는다.

울산과학기술원(UNIST)은 정성균 에너지화학공학과 교수팀이 황화물계 고체전해질을 기반으로 전고체전지 양극의 계면 안정성을 위한 유기물 코팅 소재를 개발했다고 11일 밝혔다.

황화물계 고체전해질은 기계적 변형성과 중량 밀도가 낮아 전고체전지를 안정적으로 상용화하기 위한 핵심 소재다. 외부 열에 약하고 충·방전을 반복할 경우 부피가 변해 이차전지를 고장내는 고질적 문제를 달고 있다. 황화물계 고체전해질이 원래 상태를 꾸준히 유지하는 것은 전고체전지 수명을 끌어올리기 위해 반드시 해결해야 할 과제였다.

이에 정 교수 연구팀은 황화물계 고체전해질을 기반으로 만든 전고체전지에 유기 전해질 첨가제를 코팅 소재로 넣었다. 리튬이온 전지에서 액체 전해질의 유기물 첨가제로 사용되던 이플루오로비스(옥살레이토)인산염을 활용했다. 그러자 높은 전압으로 전고체전지를 충전할 시 발생하는 고온으로 인해 이차전지 내부가 산화되는 속도가 느려졌다. 또 전고체전지 용량을 기존보다 더 높여도 안정적으로 사용 가능하다는 것을 확인했다.

정 교수는 “이번 연구는 기존 전고체전지에서 고려되지 않았던 유기물 코팅 소재에 대한 탐색 가능성과 확장성을 제공했다”고 말했다.

이번 연구 성과가 담긴 논문은 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스에 지난달 9일 게재됐다.

참고자료

Advanced Energy Materials, DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.202203861

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