국내 연구진이 고성능 리튬 전고체전지 원천기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 에너지저장연구센터 류승호 박사 연구팀이 황화물계 고체 전해질의 소재·합성공정을 최적화해 액체 전해질과 유사한 이온전도도를 갖춘 고이온 전도성 고체 전해질을 개발했다.
LiB(리튬이온전지)는 수요가 급증하고 있으나 가연성 액체 전해질을 사용해 화재, 폭발 사고가 발생하는 단점이 있다.
폭발 위험성이 없는 비가연성 고체 전해질을 사용하는 리튬 전고체전지가 차세대 2차전지로 주목받고 있으나 액체 전해질보다 이온전도도가 낮아 고성능을 내지 못하고 있다.
KIST 연구팀은 황화물계 고체 전해질 가운데 상대적으로 이온전도도가 높은 아지로다이트(Argyrodite) 고체 전해질 소재 내부에 안티모니(Sb)와 게르마늄(Ge)을 도입하고 추가로 리튬(Li)을 삽입해 고이온전도성 고체 전해질을 개발했다.
개발된 고체 전해질의 이온전도도는 액체 전해질의 이온전도도와 비슷한 수준이며 기존 황화물계 고체 전해질의 최고 수준 이온전도도 이상을 기록했다.
아울러 황화수소 가스 발생량이 기존 황화물계 고체 전해질 대비 70% 저감된 것으로 나타났다.
기존에 개발된 황화물계 고체 전해질은 대기 노출 과정에서 수분과 반응해 유독가스인 황화수소를 배출하는 단점이 있었다.
류승호 박사는 “고성능 고체 전해질 신소재를 개발한 원천 연구”라며 “실용화를 위해 전극 구조의 최적화, 전고체전지 제조공정 최적화와 같은 추가적인 연구가 필요하다”고 강조했다.
이어 “고이온전도성 고체 전해질 기술을 통해 전고체전지 실용화가 앞당겨질 것으로 기대한다”고 강조했다.
연구 성과는 에너지 소재 분야 국제학술지인 미국화학회 에너지 레터스(ACS Energy Letters) 최신호에 게재됐다. (K)