ETRI 연구팀, 전극구조 개발
한국전자통신연구원(ETRI)은 고체 전해질 없이 이황화티타늄을 활물질로 사용해 양극을 구성하는 새로운 전극 구조를 개발했다고 13일 밝혔다.
전고체 이차전지는 배터리에서 이온을 전달하는 전해질로 고체를 적용한 차세대 전지다. 고체 전해질은 가연성이 없어 액체 전해질과 달리 화재나 폭발 등의 위험이 없다.
전고체 이차전지의 양극은 리튬이온의 원활한 이동을 돕는 고체 전해질과 에너지 저장을 담당하는 활물질, 그리고 고체 전해질과 활물질을 물리·화학적으로 잡아주는 바인더 등으로 구성된다.
하지만, 고체 전해질이 차지하는 비중이 늘어나면 상대적으로 활물질 비중이 작아져 에너지 밀도를 높이는 데 한계가 있다. 또한 황화물계 고체 전해질을 포함한 복합 전극의 경우, 높은 화학적 반응성으로 인해 용매와 바인더 선택이 쉽지 않고, 수분을 정교하게 제어하는 등 제조 공정이 까다롭다.연구팀은 고체 전해질 없이 이황화티타늄에 압력을 가해 입자 간 빈틈을 없게 만든 활물질과 바인더만으로 양극을 구성하는 전고체 전지를 개발했다. 고체 전해질이 없는 양극 구조로 전고체 이차전지 성능을 구현한 것이다. 고체 전해질을 사용하지 않은 만큼 활물질의 함량을 늘려 같은 용량에 고체 전해질을 사용했을 때보다 에너지 밀도를 1.3배 이상 높일 수 있다고 연구팀은 설명했다.
아울러, 용매와 바인더 선택이 자유롭고, 기존 리튬이온전지의 제조 공정을 그대로 활용할 수 있어 전고체 이차전지 성능과 가격 경쟁력을 확보하고 있다.
이영기 ETRI 책임연구원은 "음극과 양극 모두에서 활물질만으로 이온을 확산할 수 있다는 것을 증명한 연구결과"라며 "에너지 밀도를 더욱 높여 전고체 이차전지 상용화를 위한 후속 연구를 진행할 계획"이라고 말했다.이번 연구결과는 국제 학술지 '에너지 스토리지 머티리얼즈(지난 6월호)' 온라인에 실렸으며, 이용민 대구경북과학기술원(DGIST) 교수팀과 공동으로 연구를 진행했다.이준기기자
[ 저작권자 ⓒ디지털타임스, 무단 전재 및 재배포 금지 ]
