정성균 교수팀, 고체 전해질과 양극의 열 안정성 원리 규명
전고체 배터리를 더 안정적으로 활용할 수 있는 방법을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 밝혀냈다.
2일 UNIST에 따르면 에너지화학공학과 정성균 교수팀은 충전된 양극과 할라이드계 고체 전해질 사이의 열 안정성에 대한 연구를 통해 그 연관성을 규명했다.
현재 가장 많이 사용되고 있는 리튬이온전지는 화재와 폭발 위험성이 큰 유기 액체 전해질을 사용한다.
이런 위험성으로 인해 대체품으로 비연소성 무기 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리가 주목받았다.
무기 고체 전해질 중 하나인 황화물 고체 전해질은 차세대 전고체 배터리 개발 분야의 유망 소재로 연구되고 있으나, 고체 전해질과 전극 사이에 생기는 폭발성 분해 생성물로 열에 대한 안정성 문제가 제기됐다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하고자 할라이드계 고체 전해질을 사용했다.
이 전해질은 황화물 고체 전해질에 비해 산화 안정성이 뛰어나 양극과 복합체를 이룰 때 주로 사용된다.
연구팀은 할라이드 고체 전해질 중 대표적으로 사용되는 LIC와 양극을 혼합한 복합체를 만들어 열 안정성 평가를 진행했다.
평가 결과 해당 복합체는 분해 반응이 시작되는 온도가 높아져 안정성이 증가한 것으로 확인됐다.
또 폭발의 주요 원인인 산소 방출도 크게 억제됐다.
정성균 교수는 "연구 결과는 전고체 배터리의 열 안정성에 고체 전해질과 전극 간 상호작용이 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다"며 "안전한 배터리 시스템을 위한 고체 전해질 설계와 개발에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지 'ACS 에너지 레터스'(ACS Energy letters)에 지난 4일 온라인으로 게재됐다.
연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 신진연구사업, 산업통상자원부 및 방위사업청 민군협력진흥원의 민군기술협력사업, 한국기계연구원 기본사업의 지원을 받았다.
헬로티 김진희 기자 |
