인천대·홍익대·한국과학기술연구원(KIST) 공동 연구진이 기존 벌크형 전고체 전지와 박막 전지의 장점을 결합해 저항을 낮춘 ‘하이브리드 전고체 전지’를 개발하고 상온에서 실제 구동에 성공했다고 24일 밝혔다.
이번 연구에는 신성수 인천대 기계공학과 교수 연구팀과 김형철 홍익대 기계시스템디자인공학과 교수, 이종호 KIST 박사 연구팀이 참여했다.
전고체 전지는 리튬이온 전지의 액체 전해질을 고체로 바꿔 화재와 폭발 위험을 낮추고 에너지밀도를 높일 수 있는 차세대 에너지저장장치다.
기존 분말 기반 전고체 전지는 전해질층이 두꺼워 리튬 이온의 이동 거리가 길어지면서 저항이 커지는 한계가 있다. 고체 전해질을 얇은 박막으로 형성하면 이를 해결할 수 있지만, 기존 박막 전지는 전극도 얇은 박막으로 제작돼 실제 사용할 수 있는 고용량 전지를 만드는 데 어려움이 있었다.
연구팀은 벌크 음극 기판 위에 2.5㎛(마이크로미터) 두께의 박막 고체 전해질을 직접 형성하고, 60㎛ 두께의 복합 양극 시트를 쌓는 방식으로 하이브리드 전고체 전지를 개발했다.
개발된 전고체 전지는 상온에서 실제 충·방전이 이뤄졌다. 작동 이후에도 전극과 전해질이 맞닿은 부분의 구조가 안정적으로 유지됐다.
이번 연구 결과는 나노재료기술 분야 국제학술지 ‘스몰(Small)’ 8월호에 게재됐다.
헬로티 이동재 기자 |
