■ 폭발 않고 휘어지는 전고체 배터리 국내 개발

■ 폭발 않고 휘어지는 전고체 배터리 국내 개발

 

★ 한국기초과학지원연구원(KBSI) 김해진 박사 연구팀은 한국화학연구원, 성균관대, 인하대, 전남대 연구팀과 함께 안전하면서도 자유롭게 변형할 수 있는 전고체 배터리를 개발했다고 2021년 01월 13일 밝혔다. 현재, 리튬이온 배터리는 전자와 이온이 양쪽 극을 오가는 통로인 전해질이 액체 물질로 이뤄져 있다. 액체 전해질은 배터리 폭발과 화재의 원인이 된다. 신체와 맞닿는 웨어러블 기기나 전기차의 배터리로 사용하는 데 한계가 있는 이유이다. 국내 연구진이 구부리거나 구겨도 안정적으로 작동하는 전고체 배터리를 개발한 것이다. 폭발 위험이 있는 리튬이온 배터리를 대체할 전고체 배터리가 향후 웨어러블 기기 전원으로도 쓰일 것으로 기대된다.

 

★ 리튬이온 배터리는 변형과 충격, 과충전과 고온 등에 취약하다. 반면, 전고체 이차전지는 이러한 외부 요인이 자극으로 작용해도 안전하다. 배터리의 양극과 음극은 물론 전해질까지 모든 소재가 고체 성분이어서 음극과 양극이 섞여 반응할 가능성이 거의 없다. 무게는 더 가볍고, 부피는 더 줄어든다. 대용량 에너지 저장장치에도 적합하다. 전해질을 고체로 바꾼 것이 전고체 배터리이다.

 

★ 리튬이온 배터리를 대체하기 위해 용량과 내구성 등을 향상하는 연구가 전세계적으로 이뤄지고 있다. 연구팀은 전고체 배터리를 1㎜보다 얇은 두께를 가지면서도 면적이 넓은 형태로 만들었다. 이 얇은 배터리를 구부리거나 구겨도 성능 저하가 거의 생기지 않는다. 연구팀이 독자 개발한 ‘셀 조립 기술’ 등을 적용한 결과이다. 1,000mAh 용량의 배터리를 1,000번 접었다 펴는 실험 결과, 처음의 90% 용량을 유지하는 것으로 나타났다.

 

연구팀은 향후 10년 내 전고체 배터리가 리튬이온 배터리를 대체할 것으로 전망하고, 이에 맞춰 웨어러블 전고체 배터리를 상용화하겠다는 계획이다. 김해진 박사는 "안전성이 담보된 차세대 자유 변형 전고체 배터리 제조 기술을 확보했다. 웨어러블 전자기기, 무인 비행체(드론), 전기차에 활용되는 중·대형 배터리에 적용 가능해 미래 이차전지 산업의 게임 체인저 역할을 할 것"이라고 말했다. 연구는 지난 2015년부터 5년간 수행됐으며, 이 과정에서 SCI급 논문 65편, 국내외 특허 출원 46건 등의 성과를 거뒀다고 연구팀은 덧붙였다.