화재위험 없고 성능 높인 전기차 전고체 배터리 양산 기술 개발

전남대 박찬진 교수팀 "전고체 배터리 기술의 중요한 진전"

연구성과 이미지 [한국연구재단 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 정찬욱 기자 = 전기차 배터리의 전해질을 기존 액체에서 고체로 대체하는 차세대 전고체 배터리를 상용화할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

한국연구재단은 전남대학교 박찬진 교수 연구팀이 다공성 구조의 새로운 복합 고체 전해질을 개발해 전고체 배터리의 성능을 크게 높이고 양산성을 확보했다고 6일 밝혔다.

고체 전해질은 에너지 밀도가 높고 화재 위험성이 적어 전고체 배터리의 핵심 요소로 꼽힌다.

하지만 고체 전해질 소재 제조 비용이 많이 들고, 전극과의 접촉에서 발생하는 계면 저항(서로 다른 물질이 접하며 생긴 공간에 높은 저항이 생기는 현상) 등 기술적 한계가 있다.

연구팀은 산화물 고체 전해질 소재를 사용해 특별한 구조의 지지체를 개발했다. 이 지지체는 마치 가시덤불처럼 연속적이고 빈 곳이 있는 다공성 구조로 리튬 이온의 효율적인 이동을 돕는다.

이 지지체를 리튬금속 음극과 고니켈 양극에 결합한 뒤 액상 모노머 용액을 주입해 이를 고분자로 중합, 새로운 복합 고체전해질을 만들었다.

이 과정에서 리튬 이온이 이동할 수 있는 여러 경로가 만들어져 고체 전해질의 이온 전도성이 크게 향상했다. 전극과 고체전해질 사이 계면 저항도 줄여 배터리 효율을 높였다.

이렇게 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 중요한 진전"이라며 "특히 전고체 배터리 제조 공정을 단순화하는 데 큰 성과를 거뒀다"고 말했다.

이번 연구 결과는 재료 분야 국제학술지 '나노-마이크로 레터스'에 지난달 12일 실렸다.

jchu2000@yna.co.kr

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