전고체 배터리 핵심소재 한계 넘었다…습식공정으로 이온 전도도 향상

고려대, 전해질 성능 높이는 핵심 메커니즘 규명

미국 배터리 스타트업 솔리드파워가 개발한 전고체 배터리 시제품./솔리드파워

국내 연구진이 차세대 배터리로 각광받는 ‘전고체 배터리’의 성능을 획기적으로 높일 수 있는 핵심 메커니즘을 밝혔다.

한국연구재단은 김동완 고려대 건축사회환경공학부 교수 연구진이 전고체 배터리의 핵심 소재인 리튬 아지로다이트계 고체 전해질의 성능을 최대화할 수 있는 공정을 개발하고, 성능을 높일 메커니즘을 규명했다고 16일 밝혔다.

전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 ‘전해질’을 기존 가연성의 액체에서 고체로 대체한 전지다. 그중에서도 황화물계 리튬이온 전도체인 리튬 아지로다이트는 높은 이온 전도도를 가져 전고체 배터리 개발의 핵심 소재로 꼽힌다. 하지만 제조 공정이 복잡하고 시간이 많이 들어 한계가 있었다.

연구진은 황화물계 리튬이온 전도체 합성 공정에 하나의 용매만을 사용하는 습식 공정을 도입해 개선했다. 새로운 공정을 통해 제조된 고체 전해질은 입자 크기가 감소하고 표면적 대 부피 비율이 증가했다. 결과적으로 치환된 원자들이 더 효과적으로 축적되면서 이온 전도도를 높일 수 있었다.

김동완 교수는 “이번 연구의 가장 큰 의의는 차세대 전고체 배터리 핵심 소재의 성능을 획기적으로 향상시키는 메커니즘을 규명했다는 점”이라며 “향후 더욱 안전하고 고성능의 전고체 배터리 개발을 위한 후속 연구를 적극적으로 추진해 나갈 것”이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 재료 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’에 지난 3월 23일 게재됐다.

참고 자료

Advanced Energy Materials(2025), DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.202500532

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