차세대 배터리 ‘전고체전지’ 출력성능 높이는 기술 개발

생기원, 일체형 복합양극소재 개발…"상용화에 한 걸음"

한국생산기술연구원(생기원)은 임진섭 박사 연구팀이 차세대 배터리로 주목받는 전고체전지(All-Solid Battery)의 출력성능을 높이는 소재를 개발했다고 26일 밝혔다.

전고체전지는 전지 내부 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 바꾼 이차전지로, 화재·폭발 위험이 없어 리튬이온전지의 대안으로 연구되고 있다.

그러나 전극 내 입자 간 계면 저항 때문에 성능이 떨어지는 문제가 있었다.

연구팀은 이런 단점을 해결하기 위해 ‘일체형 복합양극소재’를 개발했다.

쿠에트테일러(Couette-Taylor) 반응기를 이용해 하이니켈(NCM80) 양극 활물질 입자 주변에 산화물계 고체전해질인 리튬·란탄·지르콘·산소(LLZO) 소재를 코팅했다.

개발한 소재는 일체형이라 입자 간 계면 저항이 크게 낮아, 높은 출력을 낼 수 있다.

또 전극 내에 고체 전해질을 따로 배치하지 않아도 돼 배터리의 부피를 줄일 수 있었다.

줄어든 부피만큼 활물질을 배치할 수 있어 에너지 밀도가 높아진다.

이번 연구는 지난해 생기원 김호성 박사 연구팀이 개발한 바이폴라 구조의 산화물계 전고체전지 제조기술에 기반을 두고 있다.

임진섭 박사는 “최근 전고체전지 연구개발 초점은 안전성과 에너지 밀도를 동시에 잡는 방법으로 옮겨가고 있다”며 “김호성 박사의 선행 연구를 발전시켜 전고체전지 상용화에 한 걸음 다가서게 됐다”고 말했다.

연구 성과를 담은 논문은 지난달 국제 학술지 ‘저널 오브 머티리얼 캐미스트리A'(Journal of Material Chemistry A)에 실렸다.

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