UNIST 정윤석 교수팀 주도…"전고상 전지 상용화 앞당길 것"
국내 연구진이 100℃ 이상의 고온에서도 폭발할 위험이 없는 전기차 배터리를 개발했다.
울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부 정윤석·이상영 교수와 한국전자통신연구원(ETRI) 이영기 박사로 이뤄진 공동 연구팀은 기존 액체 전해질 대신 쓸 수 있는 '고체 전해질' 제조법을 개발, 이 전해질로 만든 '전고상 리튬이온전지'를 28일 선보였다.
연구팀에 따르면 양극과 음극, 전해질이 모두 고체인 '전고상 리튬이온전지'는 고온에 취약한 리튬이온배터리의 단점을 해결한 '차세대 전지'로 각광받고 있다. 일본 도요타의 경우, 전고상 리튬이온전지로 작동하는 전기자동차를 2020년까지 상용화한다는 계획을 세워놓고 있다.
우리가 흔히 보는 리튬이온전지는 '유기계 액체 전해질'을 쓴다. 그런데 이 물질은 가연성이 있어 고온에 취약하다. 비행기를 탈 때 화물 속에 넣지 못하는 이유가 여기에 있다.
이를 무기계 고체 전해질로 바꾸면 열적 안정성 등을 확보할 수 있다. 하지만 가루 형태인 고체 전해질 입자 간 접촉면에서는 리튬이온이 지나다니기가 어렵다. 때문에 지금까지 전고상 리튬이온전지의 상용화가 어려웠다.
이에 연구팀은 이온 전도도가 뛰어난 '황화물계 고체 전해질'에 값싸고 화학적으로 안정적이며 열적 안정성이 뛰어난 '솔베이트 이온성 액체'를 미량 조합하는 방법으로 이 문제를 해결했다. 우수한 이온 전도도와 열적 안정성을 모두 잡은 것이다.
고체 전해질에 미량의 이온성 액체를 첨가하는 방식이라 공정 단계가 단순하고 제작 단가도 낮출 수 있다고 연구팀은 설명했다.
정 교수는 "이번 연구는 전고상 전지의 상용화를 앞당길 뿐만 아니라 고체 전해질과 액체 전해질을 함께 적용하는 새로운 종류의 전지 개발에 방향성을 제시한 것"이라고 말했다.
이번 연구성과는 재료 분야 국제학술지인 '어드밴스드 에너지 머티리얼스' 11월호에 게재될 예정이며, 속표지 논문으로도 선정됐다.
