화학뉴스

국내 연구진이 새로운 형태의 전고체 2차전지용 전극 구조를 개발했다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 대구경북과학기술원(DGIST)과 함께 활물질 사이의 원활한 리튬이온 확산 특성을 규명해 새로운 형태의 전고체 2차전지용 전극 구조를 설계했다고 10월15일 밝혔다.
전고체 2차전지는 전해질로 고체를 활용하는 차세대 전지로 액체 전해질을 사용했을 때보다 화재 위험성이 낮고 셀 하나에 여러 전극이 직렬 연결된 바이폴라형 2차전지를 구현해 에너지밀도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
전고체 2차전지 전극은 이온 전도를 담당하는 고체 전해질, 전자 전도를 담당하는 도전재, 에너지 저장을 담당하는 활물질, 다른 요소들을 잡아주는 바인더로 구성되는 것이 일반적이나 ETRI 연구진은 활물질과 바인더로만 구성된 새로운 전고체 2차전지용 전극 구조를 제안했다.
DGIST에서 슈퍼컴퓨터 기반 모델링으로 실현 가능함을 확인했고 ETRI 연구진이 최종 구현해 이온 확산 기반 전고체 전극이라 명명했다.
신기술을 적용하면 고체 전해질이 필요 없어져 전극에 더 많은 활물질을 집어넣을 수 있다.
전극 내 활물질 함량이 98wt%에 달해 에너지밀도를 보통 흑연 복합 전극에 비해 약 1.5배 높일 수 있는 것으로 알려졌다.
또 기존에 많이 사용하는 황화물계 고체전해질 소재는 높은 화학적 반응성으로 용매 및 바인더 선택이 까다로웠으나 연구진이 만든 전극은 고체 전해질이 없어 용매와 바인더 선택이 자유롭다는 강점이 있다.
이영기 ETRI 지능형센서연구실 박사는 “기존 전고체 2차전지 구조에서 벗어나 활물질만으로 이온을 확산할 수 있는 것을 최초로 밝혔다”며 “에너지밀도를 더욱 높일 2차전지 핵심 원천기술을 확보해 상용화를 이루는데 힘쓰겠다”고 강조했다.
ETRI는 다양한 전극 소재와 양극활물질을 대상으로 응용 연구를 진행하고 전극 사이의 계면 이슈를 줄이고 전극의 부피도 얇게 만들어 효율을 높이는 연구도 병행할 계획이다. (K)