국내 연구진, 전고체전지 기술 개발

전고체전지 상용화 과제를 해결하기 위해 국내 연구진이 뭉쳤다.

한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀과 경희대 김병준 교수, 중앙대 문장혁 교수, 이성기 교수팀이 협력했다. 부산대학교 연구진은 모든 전고체전지에 양극재를 고체 황화물 전해질과 이상적으로 결합시키는 혼합 기술을 개발했다.

전고체전지는 화재나 폭발 위험이 낮아 차세대 기술로 주목받고 있다고 연구팀은 밝혔다.

하지만 액체 전해질을 사용하는 기존 배터리에 비해 앞선 기술이 필요하다.

주요 과제는 양극 활성 물질을 고체 전해질, 전도성 첨가제 및 결합제와 효율적으로 혼합하고 분배하여 음극과 전해질 계면에서 낮은 계면 저항으로 전자와 리튬 이온의 효율적인 전달을 위한 경로를 만드는 것입니다.

연구팀은 고체 전해질로 양극 활물질을 부분적으로 코팅하는 새로운 방법을 사용했다. 황화물 고체 전해질은 산소와 습기에 민감하기 때문에 연구팀은 불활성 가스를 사용하여 화학 반응을 방지하는 블레이드 밀을 개발했습니다. 이러한 혁신을 통해 다양한 고체 전해질의 코팅 구조를 연구하고 혼합 비율과 공정 조건을 최적화할 수 있었습니다.

시뮬레이션 결과 활물질 활용도와 속도 용량이 크게 개선된 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 프로토타입(백셀)을 통해 검증돼 전고체 배터리의 향상된 성능을 확인했다. 영향력 지수가 18.9인 선도적인 국제 저널인 Energy Storage Materials에 발표된 이 연구는 팀의 성공을 강조합니다.

하윤철 연구원은 고체 전해질의 성능 향상과 원가 절감은 물론, 복합전극 설계 및 제조의 중요성을 강조했다.

그는 “부분적으로 코팅된 양극활물질과 복합재료를 사용하면 모든 전고체전지의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다”고 말했다.

KERI는 전고체전지 소재·장비 제조사 유치를 목표로 해당 기술에 대한 특허를 취득하고 상용화를 이어갈 계획이다.