“폭발위험없는 전기車 나올까?” 전고체전지 상용화 성큼

- 화학硏, 전고체전지 핵심기술 민간 이전

 

[헤럴드경제=구본혁 기자] 최근 전기자동차와 에너지저장시스템(ESS) 시장이 급속도로 성장함에 따라 리튬이온전지의 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 하지만 리튬이온전지는 가연성의 액체 전해질을 이용하고 있어 이로 인한 화재 및 폭발사고가 발생하면서 안전성에 논란이 커지고 있다.

이런 가운데 국내 연구진이 폭발위험이 없어 리튬이차전지를 대체할 것으로 기대되는 전고체전지 상용화를 앞당길 기술을 개발했다.

한국화학연구원은 25일 ‘전고체 고분자 전지’ 기술을 국내기업 에너진에 기술이전하는 계약을 체결했다.

 

기존 리튬이차전지지의 전해질이 액체 상태로 온도변화나 외부 충격에 의해 불안정하게 되면 화재 위험이 있는 반면, ‘전고체 전지’는 전해질을 포함한 모든 구성요소가 고체로 이루어지고 있어, 화재와 폭발을 방지할 수 있는 강점을 지니고 있다.

하지만 기존 ‘고분자 고체 전해질’은 상온에서 리튬이온 전도도가 낮고 전극과의 안정한 계면 형성이 어려워 이차전지의 성능이 하락하는 문제는 전고체 고분자 전지의 상용화에 걸림돌로 작용해왔다.

화학연 강영구·석정돈·김동욱 박사 연구팀은 기존 고체 전해질의 한계를 뛰어넘는 높은 이온 전도도와 유연성을 지닌 고분자 고체 전해질 및 계면 안정성과 전기화학 안정성이 우수한 복합전극 기술을 적용한 ‘전고체 고분자 전지’ 개발에 성공했다.

 

연구진은 일종의 그물망 형태(가교구조)로 이온 전도성 고분자 가소제가 서로 연결되도록 설계, 리튬이온의 전도성 및 유연성이 우수하고 대량 합성이 가능한 고체 고분자 전해질을 개발했다.

 

또한 전고체 전지의 성능을 저하시키는 요인 중인 하나인 전극과 전해질 계면에서의 이온전달 저항을 최소화하면서도 안정적인 전지 구현을 위해 이온전도성 바인더와 전극 활물질이 유기적으로 통합된 복합전극을 설계했다.

연구진은 에너진과의 공동연구를 통해 기존 전고체전지 기술이 가지고 있는 제조 공정의 문제점을 해결해 전고체 전지의 상용화에 주도적 역할을 수행할 계획이다

이미혜 한국화학연구원장은 “전고체전지의 원천기술 확보를 바탕으로 에너지 및 기후 변화 문제 해결에 기여하고 국가 기술 경쟁력을 강화할 수 있기를 기대한다”고 말했다.