높은 안정성을 갖췄지만, 에너지밀도를 높이는 데 필요한 고전압 구동이 어려웠던 나트륨 전고체전지의 전압 한계를 높인 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 에너지저장연구센터 류승호 책임연구원 연구팀이 고체전해질에 불소(F)를 적용해 기존 4V를 넘어 4.5V까지 안정적으로 구동되는 나트륨 전고체전지를 개발했다고 12일 밝혔다.

나트륨 전고체전지는 값싼 나트륨을 활용하면서 기존 리튬이온전지의 화재 문제를 해소하기 위한 불연성 고체전해질을 적용한 차세대 전지다.

하지만 높은 전압에서 구동하면 고체전해질과 양극소재 간 화학적 불안전성이 커져 안정적 구동이 어려운 게 단점으로 꼽혀 왔다.

연구팀은 결합력이 강한 불소를 치환한 염화물계 고체전해질을 층상구조 산화물계 양극에 적용해 4.5V급 안정적 전지 구동을 구현했다.

특히 4.2V 이상에서 활성화되는 산소 산화환원(레독스) 반응을 가역적으로 처음 구현했다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 이번 연구를 통해 액체 전해질 기반 배터리에서 발생하던 분해와 수명 저하 문제를 줄이고 나트륨 전고체전지가 실용 단계까지 발전한 것을 보였다고 강조했다.

류 책임연구원은 "낮은 가격에 높은 안전 특성을 갖춘 나트륨 전고체전지가 대규모 에너지 저장 장치(ESS)의 새로운 대안으로 이어지길 기대한다"고 말했다.

이번 연구 결과는 지난달 9일 국제학술지 '미국화학회(ACS) 에너지 레터스'에 실렸다.