기존과 동등한 수준의 용량 구현…성능 개선 성공
관련 내용, 국제 저명 학술지 백커버 논문 선정돼
전고체전지 양극 출력 향상 신규 기술 개념도 (한국전자기술연구원 제공) 2022.10.12 *재판매 및 DB 금지
[서울=뉴시스]이수정 기자 = 국내 연구팀이 전고체전지의 성능을 향상시키는 신규 기술 개발에 성공했다.
한국전자기술연구원(KETI·원장 신희동)은 12일 황화물계 전고체전지의 양극재와 전해질 사이의 계면 저항을 개선 가능한 신규 기술을 개발했다고 밝혔다.
관련 내용은 국제 저명 학술지 백커버(뒷표지) 논문으로 선정됐다.
황화물계 전고체전지는 차세대전지의 후보군 중 연성이 크고 이온 전도도가 높아 상용화에 가장 가까운 기술로 평가받는다.
그러나 양극재와 전해질 사이 경계면 사이에서 물질이 이동할 때 발생하는 계면 저항이 높다는 문제점이 있었다.
이는 산화물인 양극 활물질과 황화물인 고체 전해질 사이의 화학적 에너지 차이로 인해 계면에 공간 전하층이 발생하기 때문이다.
계면 저항은 배터리의 용량 및 출력 특성을 낮추고 나아가 급속 충전 시 걸림돌로 작용하게 된다.
KETI 차세대전지연구센터 조우석 박사 연구팀은 김기재 건국대 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 상유전성을 가지는 유전체 물질을 양극 표면에 특수 코팅했다.
이를 통해 양극재와 전해질 사이의 계면 리튬 이온의 농도를 조절하고, 원활하게 이동할 수 있는 경로를 확보해 계면 저항을 67% 감소시켰다.
기존에는 저항을 낮추기 위해 리튬을 포함하는 특정 산화물(LiNbO3)을 양극 표면에 코팅하는 방식을 주로 사용했다.
그러나 일본에서 관련 기술을 선점하며 새로운 코팅 물질 개발에 대한 필요성이 제기돼 왔다.
조 박사에 따르면 연구팀은 특정 유전체 물질이 공간 전하층의 생성을 완화해 계면 저항을 억제시키는 것을 확인했다.
이후 이를 발전시켜 기존과 동등한 수준의 용량을 구현하고 배터리 출력 특성을 개선하는데 성공했다.
이번 연구 결과는 에너지화학 분야의 세계적 학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼스'(Advanced Energy Materials·에너지 신소재) 최신호에 게재되고 핫이슈 및 백커버 논문으로 선정됐다.
KETI는 지난 7월 특허 출원을 완료했다. 이 기술은 산업통상자원부, 한국산업기술평가관리원의 지원 및 ㈜엘지에너지솔루과의 연구 협력을 통해 개발됐다.
유지상 센터장은 "해외 기술을 넘어서는 주요 원천기술을 확보해 전고체전지 상용화에 주력하겠다"고 밝혔다.
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