■ 리튬 전고체 전지, 안전하고 고성능 전지 개발

■ 리튬 전고체 전지, 안전하고 고성능 전지 개발

 

● 고체 전해질 소재. 합성 공정 최적화하여 폭발 위험 없다.

 

국내 연구진이 폭발 위험성이 없고, 유독 가스도 덜 배출하는 고성능 리튬 전고체 전지의 원천 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 에너지저장연구센터 류승호 박사 연구팀이 황화물계 고체 전해질의 소재. 합성 공정을 최적화하여 액체 전해질과 맞먹는 이온 전도도를 지닌 고이온 전도성 고체 전해질을 개발했다고 2022년 01월 19일 밝혔다. 류승호 박사는 논문의 교신저자이며, 제1저자는 이용흠 씨이다.

 

KIST의 설명에 따르면, 널리 쓰이는 리튬 이온 전지는 수요가 빠르게 계속 늘고 있으나, 가연성의 액체 전해질을 사용하고 있어 화재나 폭발 사고가 종종 발생하는 단점이 있다 이 때문에 폭발 위험성이 없는 비가연성 고체 전해질을 사용하는 리튬 전고체 전지가 차세대 이차전지로 주목받고 있지만, 액체 전해질보다 이온 전도도가 낮아 고성능을 내지 못했다.

 

연구팀은 황화물계 고체 전해질 가운데 상대적으로 이온 전도도가 높은 아지로다이트(Argyrodite) 고체 전해질 소재 내부에 안티모니(Sb)와 게르마늄(Ge)을 도입하고, 추가로 리튬(Li)을 삽입하여 고이온전도성 고체 전해질을 개발했다. 연구팀은 "개발된 고체 전해질의 이온 전도도는 액체 전해질의 이온 전도도와 비슷한 수준이다. 기존 황화물계 고체 전해질의 최고 수준 이온 전도도 이상의 이온 전도도를 보였다" 라고 설명했다. 아울러 연구팀은 새롭게 개발된 고체 전해질의 황화수소 가스 발생도 기존 황화물계 고체 전해질 대비 70% 저감됐다고 부연했다.

 

기존에 개발된 황화물계 고체 전해질은 대기 노출 과정에서 수분과 반응해 유독가스인 황화수소를 배출하는 단점이 있었다. 류승호 박사는 "이번 연구는 고성능 고체 전해질 신규 소재를 개발한 원천 연구이다. 실용화를 위해서는 전극 구조의 최적화, 전고체 전지 제조 공정의 최적화와 같은 추가적인 연구가 필요하다"고 말했다. 그는 "고이온 전도성 고체 전해질 기술 개발을 통해 전고체 전지 실용화가 앞당겨질 것이다"라고 기대했다. 이번 연구는 에너지소재 분야 국제학술지인 '미국화학회 에너지 레터스'(ACS Energy Letters) 최신호에 게재됐다.