한국전기연구원(KERI·원장 최규하)은 KERI 차세대전지연구센터(센터장 이상민 책임연구원)가 고온 열처리 공정을 이용해 기존 도전재 대비 250% 이상 전도성이 높은 새로운 나노탄소도전재 '중공 나노탄소'를 개발했다고 29일 밝혔다.
중공 나노탄소를 전고체전지 도전재로 사용하면 전기화학적 부반응과 이 부반응으로 나오는 절연성 물질을 줄일 수 있다. 기존 비정질 탄소와 비교해 250% 가량 높은 전기 전도성을 띠기 때문에 전지 성능은 대폭 향상된다. 기존 비정질 탄소처럼 2400도 고온 열처리 공정만으로 양질의 결정성 중공 탄소를 얻을 수 있어 경제적이다.
폭발 위험이 없는 안전한 배터리 '전고체전지'는 계면저항 문제를 해결하는 것이 상용화 관건이다.
KERI 차세대전지연구센터는 전고체전지 내 고체전해질과 탄소 간 계면 불안정성의 원인을 밝혀냈다. 비정질 탄소 표면에 존재하는 다수 작용기가 황화물 고체전해질과 부반응을 일으켜 직접 영향을 미친다는 사실을 확인했다.
센터는 전기화학 반응을 이용해 이 작용기를 없애고 고체전해질과 탄소 간 계면 안정성을 높일 수 있는 방법을 찾아냈다.
센터 소속 김병곤 연구원은 “고체전해질과 탄소 계면의 부반응 원인을 규명하고, 해결책과 새로운 도전재 개발 가능성을 보여줬다”면서 “고온 열처리 장비 도입에 따른 가격 문제가 있지만 대용량화를 이뤄내면 전고체전지용 도전재를 손쉽고 값싸게 대량생산할 수 있다”고 말했다.
한편 일본 시장조사기관 후지경제연구소에 따르면 세계 전고체전지 시장은 오는 2035년 약 28조원에 달할 것으로 예상된다.
부산=임동식기자 dslim@etnews.com
