전기차의 안전성과 주행거리를 향상시킬 수 있는 전고체 배터리 양산기술이 개발됐다.

한국연구재단은 전남대 박찬진 교수팀이 다공성 구조의 새로운 복합 고체전해질을 개발, 전고체 배터리 성능을 향상시키고 양산성까지 확보했다고 6일 밝혔다.

전기차는 저소음, 무진동과 온실가스를 배출하지 않는 친환경성으로 보급이 급속 증가하고 있지만 현재 액체전해질 기반 배터리의 열폭주로 인한 화재 위험성이 문제로 지적된다.

이를 위해 에너지 밀도가 높고 화재 위험성이 적은 전고체 배터리 개발을 위한 기술 경쟁이 치열하지만, 전극 접촉점의 계면저항 등 기술적 한계로 상용화가 요원한 상황이다.

전남대 연구팀은 다양한 종류의 고체전해질을 혼합, 각각의 단점을 보완하고 효율을 높이는 방법으로 새로운 복합 고체전해질을 개발했다.

연구팀은 산화물 고체전해질 소재를 사용해 특별한 구조의 지지체를 개발했다. 

이 지지체는 가시덤불처럼 연속적이고 빈 공간이 있는 다공성 구조로 리튬이온의 효율적인 이동을 돕는다.

연구팀은 이 지지체를 리튬금속 음극과 고니켈 양극에 결합한 뒤 액상 모노머 용액을 주입, 이를 고분자로 중합해 새 복합 고체전해질을 만들었다.

이 과정에서 리튬이온이 이동할 수 있는 여러 경로를 만들어 고체전해질의 이온 전도성을 크게 향상시켰고, 전극과 고체전해질 사이 계면 저항을 줄여 배터리 효율을 높였다.

이렇게 제조된 전고체 배터리는 별도 압력을 가하지 않고도 상온에서 우수한 성능을 보이며 기존 리튬이온 배터리와 견줄 수 있는 수준을 달성했다.

박 교수는 “이번 연구는 출력과 계면저항 개선이라는 전고체 배터리 기술의 진전”이라며 “특히 전고체 배터리 제조 공정을 단순화하는 데 큰 성과를 보였다”고 말했다.

대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com