'효율↑·위험↓' 리튬전지 전해질 개발

IBS 자기조립단 김기문 연구진… 액체고체 … 시장 대변화 예고

국내 연구진이 기존 액체 전해질을 사용한 리튬 이온전지를 대체할 고체 리튬 전해질 물질을 개발, 향후 리튬 이온전지 시장의 획기적인 변화가 예고된다.

기초과학연구원(IBS)은 김기문 <사진>복잡계 자기조립연구단장 연구진이 에너지 효율은 높이고, 폭발 위험이 없는 리튬 이온전지를 만들 수 있는 고체 전해질 물질 개발에 성공했다고 29일 밝혔다.

리튬 이온전지는 리튬 전해질을 사용하는 2차 전지로 에너지 밀도는 높으면서 가벼워 전자기기에 폭넓게 사용됐다.

하지만 액체 전해질은 분리막에 의해 음극과 양극으로 나뉘는 구조여서 변형이나 외부 충격에 분리막이 훼손되면 과열 또는 폭발로 이어지는 위험성이 존재했다.

고체 전해질을 사용하면 음극과 양극의 접촉을 차단할 수 있고 훼손되더라도 형태를 유지한다.

특히 전해질이 흐르지 않는 전고체 전지(All Solid Battery) 특성에 따라 강한 외부 충격에도 폭발하지 않는 장점이 있다.

문제는 고체 전해질이 리튬 이온 전달에는 우수하지만 이온 전도도가 낮은 기술적 한계에 직면했었다.

연구진은 다공성 쿠커비투(6)릴에서 산과 물을 제거한 뒤 남은 공간에 카보네이트 계열을 전해질 물질을 넣어 고체 성질의 리튬 전해질 물질을 개발했다.

다공성 쿠커비투(6)릴이 고체 성질의 새로운 리튬 전공질 물질 합성과 지금까지의 한계를 극복하는 데 결정적 역할을 했다.

이 물질은 고체 전해질 중에서 높은 이온 전도도를 유지하고, 액체 전해질과 비교시 약 1.5배 이상의 리튬 이온 전달률을 나타냈다.

또 고온에서 안정적인 이온 전도도를 보였고, 과열이나 폭발 위험도 원천 차단됐다.

김기문 단장은 “전고체 전지의 낮은 이온 전도도와 이온 이동도의 한계를 극복한 새로운 리튬 전도 물질을 개발한 데 의미가 있다”며 “향후 리튬 이온전지 시장의 획기적 변화를 이끌 기반기술이 될 것”이라고 평가했다.

이영록 기자 idolnamba2002@