친환경 유기전지 수명을 늘릴 수 있는 전해질이 개발됐다. 유기전극 기반 이차전지 상용화를 앞당기고 후속 연구에 기여할 전망이다.
UNIST(총장 이용훈)는 곽원진 에너지화학공학과 교수팀과 최준명 한양대 기계공학과 교수팀이 공동으로 '유기전극 장점을 유지하면서 전지 성능을 향상시킬 수 있는 전해질'을 개발했다고 1일 밝혔다.
이 전해질은 유기전극 활물질이 녹아 나오는 용출 현상을 효과적으로 억제해 전극과 전해질의 계면 안정화를 가져오고, 전지 수명을 높일 수 있다.
유기전극과 전지는 친환경적이다. 현재 리튬이온전지에 활용하는 전이금속 기반 무기전극 소재를 유기전극 소재로 대체하기 위한 연구가 활발하다.
하지만 유기전극은 전해질에서 발생하는 용출로 인해 전지 수명이 짧아지는 치명적 단점을 안고 있다. 유기전극 소재를 고분자화해 용출을 억제할 수 있지만 용량과 출력이 떨어진다.
공동 연구팀은 전해질 자체를 제어하는 방법으로 수명과 용량 손실 문제를 해결했다. 전해질 속에 전해질 용매와는 섞이지만 염과는 섞이지 않는 공용매를 첨가해 용출 원인인 용매와 활물질 간 상호작용을 줄여 유기전극 활물질의 용출을 억제했다.
개발 전해질의 용출 억제 효과도 실험으로 검증했다. 1000회 충·방전 실험에도 80% 이상의 용량이 유지되는 것을 확인했다. 기존 전해질이 20회 충·방전 만에 50%로 감소하는 것과 상반된다.
곽원진 교수는 “유기전극 연구는 기존 이차전지 자원 고갈, 소재 가격 상승 등을 극복할 수 있는 중요한 연구”라며 “유기전극 기반 이차전지 실용화에는 아직까지 해결과제가 많지만 이번 연구가 유의미한 후속 연구성과 도출에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구성과는 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)에 1월 19일자에 실렸다. 과학기술정보통신부 한국연구재단 우수신진연구사업 지원을 받았다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com