폭발 위험 없는 이차전지 소재 나왔다

입력
2021.05.17 10:18
ETRI 신동욱· KAIST 김상욱 교수 공동연구팀 소재 개발
유기물·무기물 섞어 이온전도도와 충전성능도 높여

건식 공정 개요. ETRI 제공


국내 연구진이 폭발 위험이 없는 이차전지용 전해질 소재를 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 신동욱 박사와 KAIST 김상욱 교수 공동 연구팀이 유기물과 무기물을 섞은 전해질을 개발했다고 17일 밝혔다.

이차전지는 한번 쓰고 버리는 일차전지와 달리 충전을 통해 반영구적으로 사용할 수 있어 스마트폰과 전기자동차, 가전제품 등 다양한 분야에서 사용돼 관련 연구도 활발히 진행되고 있다.

하지만 이차전지에 쓰이는 기존 액체 전해질은 화재·폭발 위험이 있어 고체 전해질을 사용한 이차전지 요구가 커지고 있다.

문제는 고체 전해질이 소재에 따라 계면 저항이 높거나 공정이 까다롭다는 것. 이에 연구팀은 유기물(액체처럼 유연한 고분자)과 무기물(고체)를 섞어 화재 위험이 없으면서도 높은 전도도를 가진 하이브리드 전해질을 개발했다.

무기 고체 전해질 소재의 표면에 자연적으로 생기는 이온 저항 층이 전도 성능을 저하시키는 원인임을 확인해 이를 반도체 공정에 활용되는 건식 식각법으로 신속히 제거하는데 성공했다.

이렇게 이온 저항 층이 제거된 계면을 갖는 고체 전해질 입자를 바탕으로 하이브리드 전해질을 만들어 이온 전도도를 기존 전해질보다 2배, 충·방전 성능은 3배 이상 높이는데 성공했다고 연구팀은 설명했다.

신동욱 박사는 "전극과 전해질 사이 계면을 제어하는 연구와 전해질 두께 최적화를 통해 충·방전 성능을 높이는 후속 연구를 진행할 것"이라고 말했다.

최두선 기자
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