KETI, 리튬금속 음극 전고체전지 기술 개발…에너지 밀도·안정성↑

한국전자기술연구원(KETI)이 전고체 전지에 사용할 수 있는 리튬금속 보호층 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 나노 입자 실리콘 분말을 활용, 리튬 금속 보호층의 이온 전도성을 높게 유지시킨 것이 특징이다.

리튬금속 전고체전지 구성 및 전지 성능 평가 결과. 〈사진 KETI 제공〉

전고체 전지는 액체 대신 고체 전해질를 사용, 폭발 위험이 적고 에너지 밀도가 높아 미래 배터리 기술로 주목 받고 있다. 전고체 전지에서 리튬 금속 음극이 기존 흑연 대비 에너지 밀도가 높아 필수 적용될 것으로 관측된다.

다만 리튬금속 음극은 전해질과 반응하지 않아 충전 시 리튬이온이 음극 표면에 과도하게 축적되는 리튬 덴드라이트 현상은 해결 과제로 지목되고 있다. 전지 안전성과 수명 저하를 야기하기 때문이다.

KETI는 새로 개발한 보호층이 리튬 금속과 실리콘-리튬 합금을 형성해 음극 표면의 덴드라이트 성장을 효과적으로 억제할 수 있다고 밝혔다.

KETI는 합금 보호층 기술을 제작 공정에 적용해 높은 출력 환경에서 안전성을 확보했고, 파우치형 셀 검증으로 상용화 가능성을 입증했다고 부연했다.

유지상 KETI 센터장은 “이번에 개발한 리튬금속 보호층 기술은 향후 대면적화가 가능해, 전고체전지 성능을 향상시키는 핵심 기술이 될 것”으로 기대했다.

유동주 고려대 교수팀, 윤원섭 성균관대 교수팀과 함께 진행한 이번 연구 결과는 에너지·화학 분야 국제 학술지인 'ACS 에너지 레터스' 최신호(8월 발간)에 게재됐다.

김영호 기자 lloydmind@etnews.com