리튬 전고체 전지 상용화 `한발 더`

국내 연구진이 액체 전해질에 버금가는 이온 전도도를 지닌 새로운 고체 전해질을 개발했다. 폭발과 화재 위험이 없는 리튬 전고체 전지의 상용화에 한 걸음 다가서는 계기가 될 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 류승호 박사팀이 황화물계 고체 전해질의 소재와 합성 공정을 최적화해 이온 전도도를 높인 '고이온 전도성 고체 전해질'을 개발했다고 19일 밝혔다.

황화물계 고체 전해질은 상대적으로 높은 이온 전도도를 보여 소재와 합성 공정 개선을 위한 연구가 시도되고 있다. 하지만, 대기에 노출된 경우 수분과 반응해 유독한 황화수소 가스가 발생하는 문제가 있다.

연구팀은 황화물계 화합물의 일종인 '아지로다이트' 고체 전해질 내부에 안티모니(Sb)와 게르마늄(Ge)를 도입하고 리튬을 추가 삽입해 1㎝당 16.1mS의 고이온 전도성 고체 전해질을 제작했다. 이는 1㎝당 10mS의 이온 전도도를 가지는 상용 액체 전해질에 상응하는 수준으로, 기존에 개발된 아지로다이트 황화물계 고체 전해질 중 최고 수준의 이온전도도라고 연구팀은 설명했다.

또한 안티모니를 도입해 수분과의 반응성을 줄여 대기 노출 시 발생하는 황화수소 가스 발생을 70% 이상 저감하는 결과를 얻었다.

류승호 KIST 박사는 "액체 전해질에 상응하는 높은 이온 전도도와 함께 기존 황화물계 고체 전해질의 대기 안성을 크게 개선해 폭발 위험성이 없는 고안전성 리튬 전고체 전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구결과는 에너지 소재 분야 국제 학술지 'ACS 에너지 레터스'에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr