화학연·서울대 연구팀 “겔고분자전해질 첨가…상용화 앞당겨”
한국화학연구원 김동균 박사와 서울대 이종찬 교수 연구팀은 차세대 리튬금속전지의 성능과 안전성을 높일 수 있는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
리튬이온전지는 노트북, 휴대전화 등 전자제품에 널리 쓰이지만 용량과 수명 등의 한계로 전기자동차나 에너지저장시스템(ESS)에 적용하기 쉽지 않다.
이에 음극재에 흑연 대신 리튬금속을 사용하는 리튬금속전지가 차세대 이차전지로 주목받고 있지만, 충·방전 과정에서 리튬금속의 표면에 생기는 결정 때문에 수명이 단축되고 폭발할 우려가 있다는 한계가 있었다.
연구팀은 기존 액체 전해질 대신 겔 상태의 전해질인 불소계 겔고분자전해질을 사용해 전지에 결정이 생기는 것을 억제하는 데 성공했다.
또 보론나이트라이드(붕소와 질소로 된 육각형 구조의 화합물)를 2차원 형태로 만들어 겔고분자전해질 내에 고르게 분산되도록 함으로써 두 물질이 잘 섞이도록 했다.
고체 전해질을 사용한 기존 기술은 제조공정이 복잡하고 이온 전도도가 낮아 성능이 떨어진다는 단점이 있다.
이번 기술은 고체와 액체의 중간 정도의 물성을 가지면서도 전해질을 단단하게 만들어 전지의 성능을 높일 수 있다고 연구팀은 설명했다.
김동균 박사는 "차세대 리튬금속전지뿐 아니라 리튬황전지, 리튬공기전지 등에도 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '에너지 환경과학'(Energy & Environmental Science) 9월 호에 실렸다.
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