화학뉴스

국내 연구진이 LiB(Lithium-ion Battery)의 안정성을 크게 높이는 핵심소재를 개발했다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 연구책임자인 전력제어연구실의 이영기 박사, 서울대학교 강기석 교수 등 공동연구팀이 세라믹 종류의 산화물계(LLZO) 고체 전해질을 개발했다고 1월6일 발표했다.
연구진은 세라믹계 산화물인 LLZO 구조 안에 상호 시너지를 일으키는 알루미늄과 탄탈륨을 소량 첨가하는 <다중원소 도핑 기술>을 적용해 산화물계 소재의 한계인 이온전도도를 높이는데 성공했다.
실험 결과 고온 열처리 시간이 기존의 12분의 1 수준인 2시간으로 대폭 줄었고 이온전도도는 도핑 전보다 3배 이상 높아진 것으로 확인됐다.
연구진은 신규 개발한 고체 전해질이 외부 충격에 의한 누액 및 폭발 위험 등이 없어 안정성이 요구되는 전기자동차 배터리, 발전소, 군사용 대용량 ESS(Energy Storage System), 인체와 직접 맞닿는 웨어러블(Wearable) 기기 배터리 등에 효과적으로 쓰일 수 있을 것으로 기대하고 있다.
다중도핑 방식을 통해 그동안 밝히지 못했던 결정구조 내에서 도핑된 원소들의 위치분포를 분석해 성능 향상의 근본원리를 규명하고 메커니즘을 학문적으로 밝힌 것도 큰 성과인 것으로 알려졌다.
연구진은 연구를 통해 두께 3mm, 지름 16mm 크기의 고체 전해질을 제작했으며 앞으로 고체 전해질로 직접 작동하는 LiB를 만들고 이온전도도를 더욱 높여 5년 후 상용화할 계획이다.
연구 결과는 국제학술지 <사이언티픽 리포트> 2015년 12월15일자에 게재됐다.
논문 제1저자인 ETRI 전력제어소자연구실 신동옥 박사는 “해당 연구는 안정성을 높이고 동시에 이온전도도를 향상할 수 있는 실마리를 찾음으로써 차세대 LiB 핵심소재인 고체 전해질 기술을 확보했다는데 큰 의미가 있다”고 강조했다.