유기물과 무기물 혼합한 소재…이온 전도도와 충전 성능 높여

한국전자통신연구원(ETRI)은 신동옥 박사와 KAIST 김상욱 교수 공동 연구팀이 폭발 위험이 없는 이차전지 용 전해질 소재를 개발했다고 17일 밝혔다.

한번 쓰고 버리는 일차전지와 달리 충전을 통해 반영구적으로 사용할 수 있는 이차전지는 스마트폰과 전기자동차, 가전제품 등 다양한 분야에서 활발히 연구되고 있다.

이차전지에 쓰이는 기존 액체 전해질은 화재·폭발 위험이 있어 고체 전해질을 사용한 이차전지가 주목을 받고 있다.

하지만 고체 전해질은 소재에 따라 계면 저항이 높거나 공정이 까다로운 등 한계가 있었다.

연구팀은 유기물(액체처럼 유연한 고분자)과 무기물(고체)을 섞어 화재 위험이 없으면서도 높은 전도도를 갖는 하이브리드 전해질을 개발했다.

무기 고체 전해질 소재의 표면에 자연적으로 생기는 이온 저항 층이 전도 성능을 떨어뜨리는 원인임을 확인, 반도체 공정에 활용되는 건식 식각법을 활용해 이온 저항 층을 빠른 속도로 제거했다.

이온 저항 층이 제거된 계면을 갖는 고체 전해질 입자를 바탕으로 하이브리드 전해질을 제조해 이온 전도도를 기존 전해질에 비해 2배, 충·방전 성능은 3배 이상 높이는데 성공했다.

신동옥 ETRI 박사는 "앞으로 전극과 전해질 사이 계면을 제어하는 연구와 전해질 두께의 최적화를 통해 충·방전 성능을 높이기 위한 후속 연구를 진행할 계획"이라고 말했다.

/연합뉴스