KAIST·경상대, 리튬금속전지 안정성 높인 나노 입자 전해질 기술 개발

(대전ㆍ충남=뉴스1) 양상인 기자 = 국내 연구팀이 차세대 배터리로 주목받는 리튬 금속 전지의 낮은 수명 문제를 획기적으로 개선한 나노 입자 전해질 기술을 개발했다.

한국연구재단은 한국과학기술원(KAIST) 이진우·최남순 교수, 경상국립대 이태경 교수 공동 연구팀이 리튬 금속 전지의 성능과 수명을 동시에 높일 수 있는 새로운 나노 입자 전해질 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

리튬 금속 전지는 음극재로 흑연 대신 리튬 금속을 사용해 최고 수준의 에너지 밀도를 구현할 수 있어 차세대 배터리로 주목받는다.

다만 실제 사용할 경우 전지 수명이 급격히 짧아지고 고전압 환경에선 부식 문제가 발생해 상용화가 어려웠다. 기존 해결책인 불소계 첨가제는 비용이 많이 들고 환경 오염을 일으켜 한계로 지적됐다.

연구팀은 비불소계 물질인 '나노 질화규소'를 전해질에 첨가하는 새로운 방식을 고안했다. 나노 입자 전해질이 리튬 이온의 이동을 안정화하고 배터리 내부에 고르게 얇은 보호막을 형성해 성능을 높였다.

또 질화규소가 전해질 분해로 발생하는 유해한 불화수소를 효과적으로 억제해 부식을 방지했다.

나노 입자 전해질 적용한 리튬 금속 전지는 실제 사용 환경인 50도의 고온과 4.5볼트의 고전압 조건에서도 우수한 성능을 장기간 유지했다.

특히 100회 연속 충전 및 방전 실험에서 74%의 용량을 유지하며 상용화 가능성을 입증했다.

이진우 교수는 “비불소계 나노 입자 첨가제를 사용해 파우치형 배터리에 적용한 첫 연구”라며 “리튬 금속 전지 상용화에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 에너지분야 국제학술지 ’에너지 앤 인바이런멘탈 사이언스’에 게재됐다.

ysaint8609@news1.kr

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