국내 연구진이 전고체전지 성능 개선에 기여하는 연구 결과를 발표했다.
포항공대(포스텍) 화학과 박수진 교수·조성진 박사·송영진 박사과정생은 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 임성갑 교수팀과의 공동연구를 통해 황화물계 전고체전지에서 음극을 안전하게 구동할 수 있는 고분자 보호막을 개발하는데 성공했다. 
LiB(리튬이온전지)는 액체 전해질과 고분자 분리막을 포함하고 있어 온도 변화와 외부 충격에 취약해 고체 전해질 기반 전고체전지가 부각되고 있다.
다만, 황화물계 고체 전해질은 이온 전도도가 높으면서 배터리 조립 공정도 매우 간단하다.
다만, 전극 활물질과 전해질이 직접 맞닿는 계면이 화학적·전기화학적으로 불안정해 배터리 내부 저항을 높이고 성능을 떨어뜨리는 문제가 있다.
연구팀은 배터리 내 음극과 전해질의 직접적인 접촉을 막는 고분자 물질을 도입해 문제 해결을 시도했다.
화학적 기상증착법(iCVD)을 통해 상이한 극성을 지닌 8가지 고분자 물질로 100나노미터 두께의 균일한 음극 코팅막을 만들어 계면 안정성과 배터리 성능을 평가한 결과 카르복실산기(–COOH)와 탄소-플루오린(C-F) 결합을 포함하는 고분자(pAA·pC6FA)로 만든 박막이 전고체전지 음극과 전해질 사이의 계면 안정성을 효과적으로 개선함을 확인했다.
고분자 박막을 적용한 전고체전지는 100회 이상 작동한 후에도 용량 유지율이 pAA계 64.8%, pC6FA계 50.7%로 높은 수준을 기록했다. 음극이 코팅되지 않은 기존 전고체전지는 용량 유지율이 29.0%에 불과하다.
박수진 교수는 “황화물계 전고체전지의 장기 안정성을 높일 수 있는 새로운 가능성을 확인했다”며 “차세대 배터리 기술인 황화물 전고체전지 연구의 획기적인 전환점이 될 것”이라고 강조했다.
연구는 산업통상자원부 한국산업기술평가관리원 사업 지원으로 수행됐으며 결과는 글로벌 학술지 Advanced Functional Materials 온라인판에 최근 게재됐다. (윤우성 기자)