국내 연구진이 리튬금속배터리(LMB)의 수명을 3배 늘리는 전해액을 개발했다.
울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 송현곤 교수팀과 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 서동화 교수팀이 LMB 수명을 늘릴 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.
LBM는 흑연 대신 리튬 금속을 음극으로 쓰는 배터리다. 이론적으로 자체 용량을 2배 가까이 키울 수 있으나 리튬 금속이 전해액과 불필요하게 반응하면서 쓸 수 있는 용량이 급격히 줄어드는 단점이 있다. 용량 저하는 고전압으로 충전할 때 더욱 심해진다.

연구팀은 EC(Ethylene Carbonate)와 설폴란(Sulfolane) 두 용매를 혼합해 고성능 전해액을 만들었다.
두 용매를 3대7로 섞고 리튬염과 전극 보호막을 안정화하는 소량의 첨가제를 더한 전해액을 적용한 하이니켈 양극 배터리는 섭씨 25도에서 4.5V까지 충전하며 150회 충・방전 후에도 초기 용량의 약 80%를 유지했다.
반면, 기존 탄산염계 전해액을 쓴 배터리는 약 50회 만에 초기 용량의 80% 이하로 떨어졌다.
원래 두 용매는 모두 LMB에 부적합하다고 여겨졌으나 두 용매를 섞자 분자끼리 서로를 끌어당기는 탓에 리튬 이온을 붙잡는 힘이 약해지는 협동 용매화를 일으켰다.
송현곤 교수는 “고가의 불소계 용매나 고농도 염에 의존하지 않고도 상용 용매를 이용해 전해액 성능을 높였다”며 “ESS(에너지저장장치)와 전기자동차(EV)에 쓰일 고용량 LMB를 더 오래 사용하는 데 도움이 될 것”이라고 설명했다.
연구 결과는 나노 과학 분야 글로벌 학술지 ACS 나노(ACS Nano)에 8월11일 게재돼 출판됐다.