리튬이온 전지용 고체 전해질 개발…폭발 위험 제거

IBS 김기문 단장 "리튬 이온 전지 액체 전해질 대체할 기술"

국내 연구진이 리튬 이온 전지의 에너지 효율을높게 유지하면서 폭발 위험은 근본적으로 없앨 수 있는 고체 전해질 물질을 개발했다.

기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단(단장 김기문)은 29일 높은 에너지효율을 유지하면서 안전한 리튬 이온 전지를 만들 수 있는 고체 전해질 물질을 개발, 화학 학술지 '케미컬 커뮤니케이션즈'(Chemical Communications, 4월 29일자)에발표했다고 밝혔다.

충·방전이 가능한 2차 전지인 리튬 이온 전지는 가볍고 에너지 밀도가 높아 휴대전화, 노트북, 디지털 카메라 등에 널리 사용된다.

하지만 리튬 이온 전지는 액체 전해질이 분리막에 의해 음극과 양극으로 나뉘는구조여서 변형이나 외부 충격으로 분리막이 훼손되면 액체 전해질이 흐르면서 과열또는 폭발 사고로 이어질 위험이 있다.

이 때문에 음극과 양극의 접촉을 막을 수 있고 훼손돼도 형태가 유지돼 폭발 위험이 없는 고체 전해질로 액체 전해질을 대체하려는 연구가 활발하게 진행됐다.

연구진은 '다공성 쿠커비투[6]릴'(porous CB[6])이라는 물질을 이용해 고체 성질의 새로운 리튬 전해질 물질을 합성, 지금까지의 한계를 극복했다.

속이 빈 호박 모양의 나노(㎚=10억분의 1ｍ) 물질인 쿠커비투[6]릴에서 산(酸)과 물을 제거한 뒤 남은 공간에 기존에도 쓰이던 카보네이트 계열의 전해질 물질을넣어 고체 성질의 리튬 전해질 물질을 만들었다.

이 물질은 높은 이온전도도를 보이는 동시에 액체 전해질과 비교했을 때 약 1.

5배 이상의 리튬이온 전달률을 보였고 고온에서도 성질 변화없이 안정적인 이온전도도를 유지해 과열이나 폭발 위험이 없는 것으로 나타났다.

김기문 단장은 "이 연구는 기존 고체 전해질 전지의 낮은 이온전도도와 이온이동도의 한계를 극복한 새로운 리튬 전도물질을 개발했다는 데 의미가 있다"며 "향후리튬 이온 전지 시장에 획기적인 변화를 가져올 기반 기술이 될 것으로 기대한다"고말했다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>