테크노트 KERI, 전고체전지 ‘중간층’ 기술로 대용량·대면적 구현

한국전기연구원 전지소재·공정연구센터 남기훈 박사팀이 리튬금속 음극과 고체전해질 간 계면 불안정성을 해결해 전고체전지의 안전성뿐 아니라 에너지 밀도와 극판 면적을 확대할 수 있는 기술을 개발했다. 이번 성과는 화재·폭발 위험 없는 차세대 전지를 실용화 수준으로 구현할 수 있는 가능성을 제시했다. 리튬금속은 상용 흑연보다 10배 이상 많은 에너지를 저장할 수 있는 차세대 배터리 핵심 소재로 주목받지만, 충·방전 과정에서 수지상 결정(dendrite)이 형성돼 단락과 수명 저하를 유발하는 한계가 있다. 이러한 현상은 액체전해질과 전고체전지 모두에서 발생하며 특히 리튬금속과 고체전해질 사이의 화학적 반응이 안정성과 성능을 크게 제한해 왔다. 현재 업계에서는 고가 코팅이나 복잡한 구조 설계를 통한 해결을 시도하고 있으나 대면적 실용화 단계까지는 이르지 못한 상황이다. 남기훈 박사팀은 리튬 저장이 가능한 삼원계 화합물(Li₂ZnSb)을 이용해 ‘중간층(Interlayer)’을 설계하고 얇은 막 형태로 코팅해 리튬금속 음극에 전사(transfer printing)하는 공정을 도입했다. 이 중간층은 리튬금속과 고체전해질 사이에서 완충 역할을 하며 계면 화학 반응을 억제한다

• 구서경 기자
• 2025-08-11 16:07