국내 연구진이 전기차 리튬이온전지 안정성을 높일 수 있는 고체 전해질 제조기술을 개발했다.
정윤석·이상영 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수와 오대양 석·박사통합과정 연구원, 이영기 ETRI 연구원(이하 정 교수팀)은 공동으로 ‘유무기 하이브리드 고체 전해질’ 제조법 개발에 성공했다고 28일 밝혔다.
이 고체 전해질로 만든 전고체 리튬이온전지는 시험 결과 에너지 밀도 등 성능도 향상된 것으로 나타났다. 양극과 음극, 전해질이 모두 고체인 ‘전고체 리튬이온전지’는 높은 안정성 때문에 ‘차세대 전지’로 각광받고 있다.
현재 리튬이온전지는 ‘유기계 액체 전해질’로 만든다. 이 물질은 가연성이 있어 고온에 취약하다. 무기계 고체 전해질로 바꾸면 열적 안정성을 확보할 수 있다. 문제는 가루 형태 고체 전해질 입자 간 접촉면에서는 리튬이온이 지나다니기 어렵다는 점이다.
정 교수팀은 이온 전도도가 높은 ‘황화물계 고체 전해질’에 값싸고 화학적·열적 안정성이 뛰어난 ‘솔베이트 이온성 액체’를 미량 조합하는 방법으로 이 문제를 해결했다. 우수한 이온 전도도에 열적 안정성까지 모두 잡은 것이다.
전고체 리튬이온전지를 상용화하면 100℃ 이상에서도 터지지 않는 전기차 배터리를 만들 수 있다.
정윤석 교수는 “유기계 액체 전해질과 리튬-황전지 고체 전해질 기술을 전고체 전지에 접목한 융합연구 성공 사례다. 전고체 전지 상용화를 앞당길 수 있는 중요한 기술”이라며 “전고체 전지뿐만 아니라 고체와 액체 전해질을 함께 적용한 새로운 전지 개발에도 새로운 방향성을 제시하고 있다”고 말했다.
이번 연구결과는 ‘어드밴스드 에너지 머터리얼스’ 11월호에 게재될 예정이다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
