고체전해질 산화 환원반응과 기술적 결함 상관관계 규명 성공

[창원=뉴시스] 홍정명 기자 = 국립 창원대학교는 BK21 소재혁신선도 플랫폼 교육연구단 오영선(제1저자), 김민형(제2저자) 학생, 임형태 교수(교신저자) 등이 참여한 '황화물계 고체전해질의 산화 환원반응 활성에 의한 기계적 결함 규명에 관한 연구'가 화학공학 분야 국제 학술지인 'Chemical Engineering Journal' 4월 6일자 온라인 판에 게재됐다고 24일 밝혔다.

논문 제목은 'Redox activity of Li2S–P2S5 electrolyte inducing chemo-mechanical failure in all-solid-state batteries comprising sulfur composite cathode and Li–Si alloy anode(Li2S-P2S5 전해질의 산화 환원 활성은 황화물게 복합 음극과 Li―Si 합금 음극을 포함하는 모든 고체전지에서의 화학 기계적 고장을 유도한다)'이다.

이 논문에 따르면, 전고체 리튬이차전지는 기존 리튬이온전지에 비해 에너지밀도가 높고, 폭발이나 화재 위험성이 적어 안전성을 기대할 수 있지만, 전해질-전극 계면 저항 증가 및 제한적인 전기화학 안정창(electrochemical stability window) 때문에 상용화에 어려움을 겪고 있는 실정이다.

이에 창원대 연구진은 고용량 전극(Li-Si 합금 및 Sulfur-C 복합체)이 적용된 황화물계 전고체전지를 제조했고, 차단전압(cut-off voltage) 조건에 따른 고체전해질의 산화 환원반응 활동과 기술적 결함 간의 상관관계를 규명하는 데 성공했다.

특히 고용량 Li-Si 합금 전극과의 상호작용에 의한 미세한 단락(micro-short circuit) 현상이 전고체전지에서도 발생할 수 있음을 최초로 확인했다는 점에서 더욱 의미가 있다고 연구진은 강조했다.

이번 연구는 한국연구재단 ‘중견연구자지원사업’과 ‘4단계 BK21사업’ 등 지원을 받아 수행됐다.


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