KAIST, ‘저비용’ 전고체배터리 핵심기술 개발

[KBS 대전] [앵커]

화재와 폭발 위험이 적어 차세대 배터리로 꼽히는 전고체 배터리는 비싼 소재와 복잡한 공정이 상용화의 걸림돌이었습니다.

카이스트 연구진이 값싼 원료를 활용해 전고체 배터리의 비용과 성능 문제를 동시에 개선할 수 있는 설계 원리를 제시했습니다.

박해평 기자가 보도합니다.

[리포트]

스마트폰과 전기차 등에 쓰이는 리튬이온 배터리는 액상 전해질로 채워져 화재와 폭발 위험이 높습니다.

이를 대체할 전고체 배터리는 높은 가격과 제조 난이도가 문제였는데 KAIST 서동화 교수 연구팀이 두 난제를 동시에 해결할 해법을 제시했습니다.

연구진은 저렴한 지르코늄 기반의 고체 전해질에 리튬과 잘 어울리는 성질을 가진 산소와 황에 주목했습니다.

값 비싼 희토류 대신 쉽게 구할 수 있는 산소와 황을 음이온 형태로 첨가해 리튬이 보다 쉽게 이동할 수 있도록 전해질 내부 구조를 바꾼 겁니다.

[김재승/KAIST 박사과정 : "그 구조를 왜곡시키고 새로운 이동 경로를 열어주게 됨으로써 리튬이 움직일 수 있는 그 길을 훨씬 더 용이하게 만드는 역할을 해주게 되고. 리튬이 빠르게 움직이게 됩니다."]

그 결과 이온전도도가 산소를 도입한 전해질은 4배 이상, 황을 도입한 전해질은 2배 이상 높아졌습니다.

이온전도도는 전해질 안에서 리튬 이온이 얼마나 빠르고 원활하게 이동하는지를 나타내는 지표로, cm 당 1mS(밀리지멘스)이상이면 실제 배터리로 쓸 수 있는 수준입니다.

[서동화/KAIST 신소재공학과 교수 : "차세대 고체 전해질의 경우에는(이온전도도가) 0.4 정도로 낮아서 이걸 저희가 이런 산소 '이가 음이온'을 넣어줌으로써 2배에서 4배까지, 1 이상으로 이렇게 1mS(밀리지멘스) 이상으로 향상시킬 수 있었습니다."]

이번 성과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 게재됐으며, 전고체 배터리 상용화를 앞당길 핵심 원천 기술로 평가받고 있습니다.

KBS 뉴스 박해평입니다.

촬영기자:강욱현

박해평 기자 (pacific@kbs.co.kr)