동국대·국민대, 차세대 전고체 배터리 앞당길 전해질 개발

공동연구팀, ‘양쪽 전극 친화형 야누스 구조’ 기반 고체 전해질 개발

[이데일리 김응열 기자] 동국대는 물리학과의 손정인 교수와 홍승현 국민대 신소재공학과 교수의 공동연구팀이 리튬 이온 전지에서 사용되는 양극·음극 필요 메커니즘을 동시 충족하는 ‘양쪽 전극 친화형 야누스 구조’ 기반 복합 폴리머 고체 전해질을 새로 개발했다고 30일 밝혔다.

(왼쪽부터)장여정 동국대 박사, 홍승현 국민대 교수, 손정인 동국대 교수. (사진=동국대)

차세대 이차전지의 핵심 요소인 ‘고체 전해질’은 화재 위험이 있는 액체 전해질의 단점을 보완하며 분리막 기능까지 수행해 주목받고 있다. 하지만 양극과 음극과의 반응 표면에서 각 전극이 요구하는 특성이 달라 두 전극의 요구 조건을 동시에 만족시키는 ‘양쪽 전극 친화형 고체 전해질’ 기술 개발이 중요한 과제로 남아있었다.

연구팀은 양쪽 전극의 문제점을 동시에 해결할 ‘양쪽 전극 친화형 야누스 구조’ 기반 복합 폴리머 고체 전해질 개발에 성공했다. 양극에서는 리튬 이온의 이동을 극대화하고 음극에서는 배터리 수명을 단축시키는 부반응을 효과적으로 억제하는 ‘두 가지’ 다른 특성을 선택적으로 갖는 전해질을 설계했다. 개발된 고체 전해질은 1600회 이상 충·방전 후에도 안정적인 성능을 유지했다.

손정인 교수는 “이번에 개발한 야누스 구조 복합 고체 전해질은 각 양쪽 전극에 최적화된 기능을 선택적으로 구현해 안정성과 성능을 모두 해결한 것이 핵심”이라며 “차세대 고체 전지 상용화를 앞당기는 데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

김응열 (keynews@edaily.co.kr)