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폭발 위험 없는 배터리 나온다

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폭발 위험 없는 배터리 나온다

2015.12.29 18:00
UNIST-서울大, 전극에 코팅하는 고체전해질 개발해 폭발 위험 없애

스마트폰 등 휴대기기에 많이 쓰이는 리튬이온전지는 폭발 위험이 도사리고 있다. 불에 잘 타는 ‘유기계 액체전해질’이 들어있기 때문이다. 최근에는 액체전해질 대신 고체전해질을 써서 화재나 폭발 위험을 없앤 ‘전고체(all-solid-state) 배터리’ 기술이 주목받고 있다.

 

정윤석 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수와 오승모 서울대 화학생물공학부 교수 공동연구팀은 전고체 배터리를 만들 수 있는 새로운 방법을 개발했다고 29일 밝혔다. 고체전해질을 용액에 녹인 뒤 배터리의 전극 부분에 코팅하는 방식이다.

 

정윤석 UNIST 교수팀의 모습. (왼쪽부터) 최영은 연구원, 남영진 연구원, 정윤석 교수, 박건호 연구원, 오대양 연구원.  - UNIST 제공
정윤석 UNIST 교수팀. 최영은 연구원, 남영진 연구원, 정윤석 교수, 박건호 연구원, 오대양 연구원(왼쪽부터 순서대로). - UNIST 제공

 

지금까지 고체전해질은 분말 형태로 사용했기 때문에 전극으로 고루 스며들지 않는다는 한계가 있었다. 전해질과 전극 사이의 접촉이 원활하지 않아 리튬이온이 전극으로 제대로 이동하지 못하면서 전지의 성능도 잘 나오지 않았다.

 

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 액체 상태로 녹여 다른 물질에 코팅할 수 있는 고체전해질을 개발했다. 주석(Sn) 기반의 화합물을 메탄올 용액에 녹인 뒤 요오드화리튬(LiI)를 첨가한 것이다. 이 전해질은 용액에 잘 녹는 주석 기반 화합물의 특성과 전기가 잘 통하는 요오드화 리튬의 성질을 모두 갖추고 있다.

 

정 교수는 “기존 고체전해질은 용액에 잘 녹지 않아 코팅 용액을 만드는 게 불가능했고, 어렵게 녹였더라도 이온전도도가 매우 낮았다”며 “이번에 개발한 물질은 용액에도 잘 녹고 물질에 코팅한 뒤에도 전도도가 매우 높다”고 설명했다.

 

연구팀은 이번에 개발한 전해질을 전극에 균일하게 코팅시키는 데도 성공했다. 이 전극은 분말 형태의 고체전해질로 만든 전극보다 출력이 뛰어났다.

 

정 교수는 “새로운 고체전해질은 전도도가 높고 공기 중에서 안정할 뿐 아니라 원재료나 용매의 가격이 싸고 독성 문제도 없다”며 “이 기술을 이용하면 전고체 리튬전지의 상용화를 크게 앞당길 수 있을 것”이라고 내다봤다.

 

연구 결과는 재료분야 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 22일 자 온라인판에 실렸다.

 

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