화학뉴스

국내 연구진이 황화물계 전고체전지용 양극활물질과 고체 전해질 최적의 혼합 기술을 개발했다.
하윤철 한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터 박사, 김병곤 경희대학교 응용화학과 교수팀, 문장혁 중앙대학교 에너지시스템공학부 교수팀, 이승기 부산대학교 재료공학부 교수팀이 개발에 참여했다.
전고체전지는 화재나 폭발 위험이 극히 낮아 차세대 배터리로 기대되나 고체 특성상 기존 액체 전해질 베이스 배터리보다 고도의 기술력이 요구된다.
특히, 전극판 제조과정에서 내부 양극활물질과 고체 전해질, 도전재, 바인더의 효과적인 혼합과 분산은 난제로 평가된다. 고체 전해질은 산소와 수분에 민감해 잘못 활용되면 열화가 발생하기 때문이다.
공동 연구팀은 전고체전지 제조과정에서 양극활물질에 고체 전해질을 부분 코팅하는 방법을 활용해 화학 반응을 일으키지 않는 불활성(비활성) 기체를 사용할 수 있는 특수 장비 블레이드 밀(Blade Mill)을 개발했다.
연구팀은 다양한 형태의 고체 전해질 코팅 구조를 연구했으며 양극활물질과의 최적 혼합 비율 등을 실험·검증하고 여러 시뮬레이션을 거쳐 전고체전지의 활물질 이용률(이론용량 대비 실제 구동용량)과 율특성(저전류 충·방전 대비 고속 충·방전)을 향상할 수 있는 다수의 데이터를 확보해 시제품 파우치 셀에 적용함으로써 전고체전지의 성능 향상을 확인했다.
하윤철 박사는 “전고체전지 보급 확대를 위해서는 이온과 전자의 흐름을 원활히 돕는 전극판을 효과적으로 만드는 구조 설계와 제조공정 기술도 중요하다”며 “최적의 비율로 고체 전해질이 부분 코팅된 양극활물질 복합소재를 통해 전극판의 기능성을 높이고 전고체전지 성능 향상에 기여할 수 있을 것”이라고 강조했다. 
연구 결과는 에너지 분야 글로벌 학술지 에너지 스토리지 머터리얼스(Energy Storage Materials)에 게재됐다. (윤)