한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구단 구종민 박사(사진)팀은 이제승 경희대 교수팀과 미국 퍼시픽노스웨스트 국립연구소 연구팀과 공동으로 이온성 액체와 리튬염 혼합물을 이용해 이온 전도 특성이 우수하면서 폭발 등의 문제가 없는 고체 특성의 이온성 액정 겔(Gel) 전해질을 개발했다고 15일 밝혔다.
전해질은 리튬 이차전지 등의 필수 구성성분으로, 전자 전달을 제한하면서 이온을 전달하는 성능이 우수해야 한다. 현재는 주로 카보네이트계 액체 전해질이 주로 사용되는 데, 액체 전해질은 증발과 누액, 발화, 폭발 등에 취약해 안전성 문제가 지적되고 있다.
연구팀은 4.36㎚(나노미터) 크기의 규칙적인 층상구조를 이루는 '스멕틱 액정' 특성과 '고체 겔' 특성을 동시에 갖는 전해질을 개발했다. 개발된 이온성 액정 겔 전해질은 기존 액체 전해질의 문제점인 증발, 누액, 발화, 폭발 문제를 근본적으로 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 실험 결과 액체 상태의 전해질보다도 우수한 이온 전달 특성을 나타냈다.
연구팀은 이번에 개발한 이온성 액정 겔 전해질을 상용화하기 위해 리튬 이차전지, 리튬이온 축전기 등의 에너지 저장 소자에 적용하는 후속연구를 진행하고 있다.
구종민 박사는 "이온성 액정 겔 전해질은 종래의 겔 전해질에 비해 전기화학적 특성, 열적 안정성, 이온전도특성이 우수하다"며 "또 성형성과 가공성이 우수하고 누액, 휘발, 발화, 폭발 가능성이 없어서 기존의 액체 전해질의 불안전성 문제를 획기적으로 개선할 수 있다"고 말했다.
