화학뉴스

국내 연구진이 전고체전지 상용화에 기여하는 황화물 고체전해질의 대기 안정성 향상 기술을 개발했다.
조우석 한국전자기술연구원(KETI) 차세대전지연구센터 수석연구원과 김정호 오스트레일리아 울런공대(University of Wollongong) 교수, 박민식 경희대 교수 공동연구팀은 황화물 고체전해질 내 특수 나노입자를 소량 첨가해 대기 노출 시에도 유해가스 발생량을 획기적으로 감소시키는데 성공했다.
황화물 고체전해질은 연성이 크고 이온전도도가 높아 전기자동차(EV) 등 고용량 대형 전지 제조에 적합한 것으로 평가되지만 대기 중 수분에 취약해 유해가스인 황화수소가 발생함에 따라 배터리 성능이 저하될 수 있기 때문에 드라이룸 등 고비용 시설에서 공정을 진행해야하는 문제가 한계로 지적돼왔다.
연구진은 금속 유기 골격체(MOFs) 가운데 ZIF-8(Zeolitic Imidazolate Framework-8) 입자가 수분 및 황화수소 가스를 동시에 흡착하는 특성을 활용해 대기 노출 시 황화물 고체전해질에서 발생되는 황화수소 가스 발생량을 90% 감소시켰으며 이온전도도 하락도 25% 수준으로 억제했다.
또 ZIF-8 첨가제를 기반으로 로딩 평방센티미터당 40밀리그램의 건식 전극을 특수 드라이룸이 아닌 일반 대기 환경에서 제조했으며 전극 용량이 7.3mAh로 LiB(리튬이온전지) 2배 수준인 전지를 상온에서 100회 충·방전 테스트를 진행한 결과 수명 유지율 98.4%를 확보하는 등 고체전해질의 대기 안정성을 극대화하였다.
조우석 박사는 “기술 적용을 통해 운용 비용이 저렴한 일반 드라이룸 혹은 유사 환경에서의 전극 제조가 가능해졌기 때문에 공정 가격 저감에 기여해 전고체전지 상용화를 앞당길 것”이라고 기대했다. (윤우성 기자)