스마트폰 배터리 폭발 사고 줄인다
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ETRI·서울대 연구팀, 리튬 2차전지 고체 전해질 개발
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한국전자통신연구원(ETRI)은 6일 전력제어소자연구실의 신동옥 선임연구원과 이영기 책임연구원, 강기석 서울대 교수 연구팀이 리튬 2차전지의 폭발 위험을 근본적으로 막아주는 고체 전해질을 개발했다고 발표했다.각종 휴대 전자기기에 널리 사용되는 리튬 2차전지에는 액체 전해질이 사용된다. 이 액체 전해질은 불에 잘 붙어서 외부 충격을 받거나 과열되면 화재나 폭발이 일어날 위험이 있다. 이에 따라 최근 액체 전해질을 고체로 바꿔 안정성을 높이려는 연구가 활발히 진행됐다. 주로 황화물이나 산화물 소재를 연구하고 있는데 황화물계는 전기가 잘 흐르지만 수분과 산소에 취약하고, 산화물계는 안정성은 우수하지만 이온 전도도(전기가 흐르는 정도)가 낮고 공정 시간이 긴 단점이 있다.
연구진은 세라믹계 산화물인 리튬·란타늄·지르코늄·산소(LLZO) 구조 안에 알루미늄과 탄탈룸을 소량 첨가하는 도핑 기술을 이용해 이온 전도도를 높였다. 고온 열처리 시간이 기존의 12분의 1 수준인 2시간으로 대폭 줄었고 이온전도도는 도핑 전보다 3배 이상 높은 것으로 나타났다. 연구진은 시제품으로 두께 3㎜, 지름 16㎜ 크기의 고체 전해질을 제작했으며 5년 내 상용화를 추진할 계획이다.
연구진은 외부 충격을 받아도 외부로 흘러내리거나 폭발할 위험이 없어 안정성이 요구되는 전기자동차 배터리나 발전소·군사용 대용량 에너지 저장시스템, 인체에 직접 닿는 웨어러블기기 배터리에 쓰일 수 있다고 설명했다. 이 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트’ 최신호(12월15일자)에 게재된다.
박근태 기자 kunta@hankyung.com