전남대, 다공성 구조 새로운 복합 고체전해질 개발

전고체 배터리 성능 향상 상용화 기대

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 자동차 업계에서 주목하는 전고체 배터리의 성능을 크게 향상하고 상용화할 기술을 개발했다.

한국연구재단은 전남대 박찬진 교수 연구팀이 다공성 구조의 새로운 복합 고체전해질을 개발했다고 6일 밝혔다.

고체전해질은 이론적으로 에너지 밀도가 높고 화재 위험성이 적어 전고체 배터리의 핵심 요소로 꼽힌다.

하지만 고체전해질 소재의 제조비용이 많이 들고, 전극과의 접촉에서 발생하는 계면 저항 등 기술적 한계가 있다.

이에 연구팀은 다양한 종류의 고체전해질을 혼합 사용해 각각의 단점을 보완하고 효율을 높이는 방법으로 접근했다.

우선 연구팀은 산화물 고체전해질 소재를 사용해 특별한 구조의 지지체를 개발했다.

지지체는 마치 가시덤불처럼 연속적이고 빈 공간이 있는 다공성 구조로 리튬 이온의 효율적인 이동을 돕는다.

연구팀은 이 지지체를 리튬금속 음극과 고니켈 양극에 결합한 후 액상 모노머 용액을 주입하고 이를 고분자로 중합해 새로운 복합 고체전해질을 만들어냈다.

이러한 과정은 리튬 이온이 이동할 수 있는 여러 경로를 만들어 고체전해질의 이온 전도성을 크게 향상했다.

또 전극과 고체전해질 사이의 계면 저항을 줄여 배터리 효율을 높였다.

이 같이 제조된 전고체 배터리는 별도의 압력을 가하지 않고도 상온에서 우수한 성능을 보이며, 기존 리튬이온 배터리와 견줄 수 있는 수준을 달성했다.

박찬진 교수는 “이번 연구 결과는 출력과 계면 저항 개선이라는 전고체 배터리 기술의 주요 진전을 나타낸다"며 "특히 전고체 배터리 제조 공정을 단순화하는 데 큰 성과를 거뒀다"고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터, 중견연구사업 지원으로 수행된 이번 연구 결과는 재료 분야 국제학술지 ‘나노-마이크로 레터스'에 지난달 12일 게재됐다.

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