UNIST 에너지·화학공학부의 이상영·곽상규 교수팀은 일직선으로 이어진 이온 통로를 가져 리튬이온만 선택적으로 빠르게 이동하는 새로운 고체 이온전도체를 개발했다고 밝혔다.
고체이면서 리튬이온만 효과적으로 전달한다는 점에서 전고체전지나 리튬금속전지 같은 차세대 배터리의 원천소재로 기대를 모으고 있다. 
현재 상용화된 LiB는 인화성 액체 전해질을 사용해 화재나 폭발 등에 취약하며 대안으로 고체 전해질이 개발되고 있으나 성능이 액체 전해질보다 낮은 단점이 있다.
특히, 기존에 보고된 다수의 고체 전해질은 구불구불하고 복잡한 경로를 따라 이온이 이동하기 때문에 배터리 성능을 높이는데 한계가 있었다. 
이상영 교수팀은 해당 한계를 해결하기 위해 유기분자가 공유결합을 이룬 다공성 물질인 공유결합성 유기 골격 구조체를 이온전도체로 활용했고 물질 내부에 규칙적으로 배열된 통로가 생기며 리튬이온만 다니도록 설계해 베터리의 성능을 높일 수 있었다.
제1저자인 정기훈 UNIST 에너지 및 화학공학부 박사는 “새로 개발한 이온전도체는 액체를 전혀 사용하지 않는 고체이며 리튬이온만 이동해 전지의 성능을 높일 수 있다”고 설명했다. 
연구에서 연구진은 이온전도체의 통로 내에 규칙적으로 줄지어진 산소 원자를 따라서 리튬이온이 최단거리로 이동함을 계산화학을 활용해 이론적으로 규명했다. 
이상영 교수는 “고체 이온전도체를 설계하는 새로운 방향을 제시해 전고체전지를 포함한 차세대 전지의 상업화에 꼭 필요한 고성능 고체 전해질 개발의 발판을 마련했다”면서 “이온전도체의 특성은 전고체전지의 전해질로 적합할 뿐만 아니라 반응성이 높은 리튬금속전극에서도 활용할 수 있어 고에너지 배터리로 주목받는 리튬금속전지에도 활용이 가능할 것”이라고 강조했다. 
연구는 과학기술정보통신부 중견연구자(도약)지원사업 및 삼성전자 미래기술육성센터의 지원으로 진행됐고 성과는 화학분야의 세계적 권위지인 미국 화학회지(JACS) 온라인 속보로 게재됐다. (K)