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산업바이오&ICT
폭발하지 않는 전기차 배터리 만든다

박수진 포스텍 교수팀, 리튬금속 보호막 개발

박수진 포항공대 교수




국내 연구팀이 리튬 금속 보호막을 개발해 전기차의 배터리 폭발을 막을 수 있는 기술을 개발했다.

포항공대(POSTECH·총장 김무환) 화학과 박수진 교수, 이정인 박사, 통합과정 조성진씨 연구팀은 기존 사용되는 배터리 제조 시스템을 변화시키지 않고도 손쉽게 리튬 금속 보호막을 제조하는 데 성공했다고 14일 밝혔다.

연구팀은 통상적으로 사용되는 카보네이트 계열 전해질에서도 높은 에너지 밀도를 안정적으로 구현할 수 있는 리튬 금속 배터리를 제조할 수 있는 새로운 방법을 제시했다.

리튬 금속은 높은 에너지 밀도를 구현해 낼 수 있는 배터리 음극 물질이나 높은 반응성으로 인해 카보네이트 계열 전해질에서 불안정한 반응을 일으킨다.



연구팀은 이온화된 질산리튬이 정전기적 인력으로 결합된 마이셀 형태의 블록 공중합체 보호막 제조를 통해 카보네이트 계열 전해질에서도 높은 안정성과 성능을 나타내는 리튬 금속 배터리를 구현했다. 마이셀 보호막은 리튬 금속과 전해질과의 직접적인 접촉을 막아주면서 이온 전도성이 높은 고체 전해질 계면을 형성시키고 초기에 전착되는 리튬의 모형을 안정적으로 유도한다. 더욱이 일반적인 카보네이트 계열 전해질을 사용하더라도 높은 온도에서 100 사이클이 넘는 안정적인 효율을 유지하는 것으로 나타났다.

얇은 두께의 리튬 음극과 높은 면적 용량, 높은 전류밀도에서도 300 사이클이 넘도록 장시간 수명 안정성을 보였고 파우치 형태의 평가에서도 우수한 성능을 나타냈다.

박수진 교수는 “리튬 금속 음극은 차세대 음극 물질로 각광 받지만 안정성이 너무 좋지 않아 상용화에 어려움이 있었다”며 “리튬 음극 배터리는 카보네이트 계열 전해질에서는 상대적으로 안정성이 좋지 않은데 이 문제를 해결했다”고 말했다. 이어 “파우치 셀 제작과 같이 대면적화에도 적합하다”며 “고온에서도 안정적으로 구동되는 리튬 금속 배터리 시스템 실현이 기대된다”고 덧붙였다. 이 연구는 국제학술지 ‘에너지 스토리지 머티리얼즈’ 온라인판에 실렸다.

/고광본 선임기자 kbgo@sedaily.com
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