한국전자통신연구원(ETRI)이 안전한 전고체전지용 양극재를 개발했다.
2차전지에 쓰이는 기존 액체 전해질은 화재·폭발 위험이 있어 고체 전해질을 사용한 전고체전지가 차세대 배터리로 주목받고 있다.
전고체전지 양극은 전극 안에서 리튬이온이 원활하게 이동할 수 있게 해 주는 고체 전해질과 에너지 저장을 담당하는 활물질 등으로 구성돼 있으나 고체 전해질 비율이 늘어나면 상대적으로 활물질이 적게 들어가 에너지 밀도를 늘리는데 한계가 있다.
연구팀은 고체 전해질 없이 활물질로 이황화티타늄(TiS2)만을 사용해 양극을 구성하는 새로운 전극 구조를 개발했다.
이황화티타늄에 압력을 가해 입자 사이의 빈틈이 없게 만든 활물질 기반 전극에서 리튬이온이 이황화티타늄 입자들을 통해 원활하게 확산하는 모습을 확인했다.
고체 전해질을 사용하지 않는 만큼 활물질의 함량을 늘릴 수 있어 같은 용량에 고체 전해질을 사용했을 때보다 에너지 밀도를 1.3배 이상 높일 수 있는 것으로 파악된다.
이영기 ETRI 책임연구원은 “기존 흑연을 기반으로 음극 구조를 개발한 경험을 이용해 음극과 양극 모두에서 활물질만으로 리튬이온을 확산시킬 수 있음을 증명했다”며 “에너지 밀도를 획기적으로 높인 전고체전지 기술을 개발할 계획”이라고 강조했다.
대구경북과학기술원(DGIST) 이용민 교수팀과 공동으로 진행한 연구 결과는 국제 학술지 에너지 스토리지 머티리얼즈 6월호 온라인판에 게재됐다. (강윤화 선임기자)