화학뉴스

한국과학기술원(KAIST)은 전기자동차(EV)용 리튬금속전지 수명을 늘릴 전해액 첨가제 기술을 개발했다.
전기자동차를 오래 달리게 하려면 배터리의 에너지밀도를 높여야 하며 리튬금속전지 음극은 리튬이온전지(LiB)의 흑연보다 용량이 10배 이상 커 에너지밀도를 높일 수 있다.
생명화학공학과 최남순 교수팀은 리튬금속 음극 표면에 이중층의 고체 전해질 계면막을 형성한 뒤 막마다 환원반응성과 흡착력이 다른 2가지 이온성 첨가제를 적용해 배터리 수명을 획기적으로 늘리는데 성공했다.
양극 소재로 쓰이는 니켈 리치의 표면에도 얇은 계면막을 형성해 구조적 안정성을 확보했다.
리튬금속 음극과 니켈 리치 양극으로 구성한 배터리를 600회 충·방전해도 초기 용량의 80.9%를 발현했고 배터리 성능을 예측할 때 중요한 지표인 쿨롱 효율은 99.94%를 확보한 것으로 확인됐다.
연구진의 기술을 적용하면 배터리 사용 때 내부 저항을 급격히 올려 화재 원인이 되는 리튬 덴드라이트 형성도 억제할 수 있을 것으로 기대된다.
연구진은 개발 기술에 리튬·합금 기반 음극재, 리튬저장 구조체, 무음극 기술 등을 접목할 수 있어 배터리 생산기업이 요구하는 수준의 리튬금속전지를 실현하는 전해액 핵심 소재 기술이 될 것으로 기대하고 있다.
최남순 교수는 “리튬금속전지의 최대 과제인 리튬금속 음극과 전해액의 불안정한 계면을 제어하는 첨가제 개발 방향을 새롭게 제시했다”며 “2차전지 시장 판도를 바꾸어놓을 것으로 기대되는 무음극 2차전지 성능을 더욱 높이는데 기여할 것”이라고 강조했다.
연구 성과는 국제 학술지 에너지 스토리지 머터리얼즈(Energy Storage Materials) 10월25일 온라인판에 공개됐다. (K)