[투데이에너지 장성혁 기자] 고온에 취약한 리튱이온배터리 단점을 해결할 수 있게 됐다. 국내 연구진이 100℃ 이상에서도 터지지 않는 기술을 개발했다.
UNIST(울산과기원, 총장 정무영)는 정윤석·이상영 에너지및화학공학부 교수가 한국전자통신연구원(ETRI) 이영기 박사와 공동으로 ‘유무기 하이브리드 고체 전해질’ 제조법을 개발했다고 28일 밝혔다.
최근 가장 많이 쓰이는 리튬이온전지는 ‘유기계 액체 전해질’을 사용한다. 연구팀은 액체 전해질을 대신해 고체 전해질 제조방법을 개발, ‘전고상 리튬이온전지’를 만들었다. 안정성은 물론 에너지 밀도 등 성능도 획기적으로 향상되는 것을 확인했다.
정윤석 교수는 “양극과 음극, 전해질이 모두 고체인 전고상 리튱이온전지는 궁극의 안정성을 지니고 있어 ‘차세대 전지’로 각광받고 있다”라며 “일본 도요타는 황화물계 고체 전해질을 적용한 전고상 리튬이온전지 전기차를 만들어 2020년까지 상용화를 목표로 전폭적인 투자를 진행하고 있다”고 말했다.
현재 사용되는 리튬이온전지의 유기계 액체 전해질을 무기계 고체 전해질로 바꾸면 안정성 등을 확보할 수 있지만 문제는 있다. 가루 형태인 고체 전해질 입자간 접촉면에 리튬이온이 통과하기 어려워 전고상 리튬이온전지의 상용화가 더딘 것. 연구팀은 이온 전도도가 뛰어난 ‘황화물계 고체 전해질’에 값싸고 열적 안정성이 뛰어난 ‘솔베이트 이온성 액체’를 미량으로 조합하는 방법으로 이 문제를 해결했다.
정 교수는 “황화물계 고체 전해질은 일반적인 유기계 액체 전해질과 반응하기 때문에 서로 조합될 수 없다고 알려졌지만 이번 연구에서 해결점을 찾았다”라며 “전고상 리튬이온전지뿐만 아니라 리튬-황전지 등 다양한 전지분야에서도 주목을 받고 있다”고 말했다.
이와 함께 공정단계가 단순하고 제작단가도 낮출 수 있다는 설명이다. 정 교수는 “이번 연구는 전고상 전지 상용화를 앞당길 수 있는 중요한 기술개발”이라며 “공정단계가 단순하고 제조비도 낮아 새로운 전지 개발에 중요한 방향성을 제시하고 있다”고 강조했다.
이번 연구결과는 재료분야 세계적인 저널인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스’ 11월호에 게재될 예정이다.