폭발·화재 위험 없는 `전고체 전지`, 공정 줄이고 품질은 높였다

전기연, 습식합성 공정 개발..황화리튬 입자 제어
이온전도도 2배 높여..전고체전지 상용화 한 발짝
폭발과 화재 위험이 없는 전고체 전지 상용화에 한 걸음 다가설 수 있는 새로운 공정기술이 나왔다. 제조 공정을 대폭 줄이고, 전지 품질은 높일 수 있어 경제성과 효율성을 확보해 전고체 전지 양산에 기여할 것으로 기대된다.

한국전기연구원은 박준우 박사와 성정환 연구원 연구팀이 공정 과정과 비용은 절반 이하로 줄이면서 품질은 2배 이상 높인 '고체전해질(황화물계) 입자 제어·습식합성 공정' 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

전고체 전지는 양극과 음극 사이에 이온을 전달하는 전해질을 액체가 아닌 화재나 폭발 위험이 낮은 고체로 대체한 배터리다. 고체전해질을 전고체 전지에 활용하려면 입자 크기를 수 마이크로미터 수준으로 매우 작게 만들어야 한다.

기존 고체전해질은 입자가 커서 기계적 분쇄 등 별도의 공정이 필요하고, 이 과정에서 시간·물리적 비용이 들 뿐 아니라, 분쇄로 인해 고체전해질 성능이 떨어져 상용화에 걸림돌이 돼 왔다. 연구팀은 미세한 원재료(황화리튬)가 화학반응을 통해 발생시키는 핵생성 속도를 제어해 최종 생성물의 입자 크기를 크게 줄이는 습식합성 공정으로 미세한 고체전해질을 제조하는 데 성공했다.

이렇게 제조된 고체전해질은 이온전도도가 기존 건식합성과 분쇄 공정에 비해 2배 이상 높았다고 연구팀은 설명했다.

박준우 전기연 박사는 "고체전해질 제조를 단순 공정으로 미세화할 수 있어 기존 복잡하고 비싼 공정에서 벗어날 수 있게 됐다"며 "공정이 간단함에도 고체전해질의 품질이 뛰어나 기술이전을 통해 상용화를 적극 추진할 계획"이라고 말했다.

이 연구결과는 에너지 분야 국제 학술지 '에너지 스토리지 머티리얼스(3월호)'에 게재됐다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr