한국화학연구원은 서울대 화학생물공학부의 이종찬 교수 연구팀과 공동연구로 차세대 리튬금속전지의 성능 및 안전성을 모두 확보할 수 있는 겔고분자전해질 첨가제 원천기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
리튬이온전지는 노트북, 휴대폰 등의 전자 제품에 널리 쓰이고 있으나 용량과 수명 문제로 전기자동차, 에너지저장시스템(ESS) 등의 적용에 어려움이 있다.
이 때문에 음극재에 흑연 대신 리튬 금속을 사용하는 리튬금속전지가 리튬이온전지를 대체할 수 있는 차세대 이차전지 중 하나로 주목받고 있다.
하지만 리튬금속전지는 충·방전 과정에서 리튬금속 표면에 나뭇가지 형태의 결정이 형성되는데 이는 리튬금속전지의 수명을 단축시키고 내부단락을 일으켜 화재나 폭발 등 안전 문제를 일으킬 수 있어 상용화에 걸림돌로 작용해왔다.
이에 연구팀은 나뭇가지 형태의 결정이 성장하는 것을 억제하기 위해 전지의 전해질과 관련된 새로운 기술을 개발했다.
기존 액체 전해질 대신 불소계 겔고분자전해질에 보론나이트라이드를 소량(0.5%) 첨가, 리튬금속전지의 수명과 안전성을 크게 향상시켰다.
김동균 박사는 “이 연구를 통해 보론나이트라이드의 새로운 응용 가능성을 제시했으며 특히 나뭇가지 형태의 리튬 금속 결정 성장을 효과적으로 제어하는 본 기술은 차세대 리튬금속전지 뿐만 아니라 리튬황전지, 리튬공기전지의 상용화를 크게 앞당길 수 있을 것”이라고 밝혔다.
이번 연구 성과는 에너지·환경 분야 최고 권위지인 ‘Energy & Envi ronmental Science’의 2017년 9월호에 게재됐으며 뒷면 표지논문으로 선정됐다.[충남일보 이훈학 기자]
