차세대 배터리 ‘전고체전지’ 전해질 대량생산 기술 개발

전기연구원 하윤철 박사팀, 공침법 활용 비용 절감 효과

과학기술정보통신부 산하 한국전기연구원(이하 전기연구원)은 차세대전지로 불리는 전고체 전지에 들어가는 황화물 고체전해질을 저렴하게 대량합성하는 신기술을 세계 최초로 개발했다고 22일 밝혔다.

전기연구원 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 이 기술을 개발했다.

전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 ‘전해질’을 액체가 아닌 고체로 대체한 차세대 배터리다.

불연성인 고체를 사용해 화재 위험이 없고, 온도변화나 외부 충격에도 강하다.

하윤철 박사팀은 전고체전지 중에서 가장 주목받는 ‘황화물(Sulfide) 계열 고체전해질’을 저가로 대량생산할 수 있는 공정 기술을 개발했다.

황화물계 고체전해질은 주원료인 황화 리튬(Li2S)이 비싸고, 만드는 과정에 많은 에너지가 든다.

하 박사팀은 현재 리튬 이차전지용 양극 소재를 대량생산할 때 쓰는 ‘공침법'(Coprecopitation method)을 활용해 황화물 계열 고체전해질 제조에 성공했다.

공침법은 서로 다른 이온들을 수용액 혹은 비수용액에서 동시에 침전시키는 것을 일컫는다.

하윤철 박사팀은 값비싼 황화 리튬을 쓰지 않고 리튬, 황, 인, 할로겐 원소 등을 공침 시키는 방법으로 황화 리튬을 사용한 것과 동일한 수준의 고체전해질 제조에 성공했다.

전기연구원은 순수 원료비 기준으로 하윤철 박사팀이 개발한 제조법이 황화 리튬을 이용한 고체전해질 제조 비용의 15분의 1에 불과하며 고에너지 공정을 거치지 않아 비용 절감 효과가 더 크다고 소개했다.

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