KETI, 고밀도·고성능 전고체전지 양극 첨가제 기술 개발

전극 첨가제 개념도. 〈자료 KETI〉

한국전자기술연구원(KETI)이 리튬염(LiPO2F2) 소재 첨가제를 혼합해 전고체전지의 고밀도·고출력을 구현하는 데 성공했다고 17일 밝혔다.

전고체전지는 기존 리튬이온전지 양극과 음극 사이를 채우고 있는 액체 전해질을 고체로 바꾼 전지다. 폭발 위험이 없어 안전하면서도 기존 전지에 비해 에너지 밀도가 높아 미래 기술로 조명받고 있다.

KETI 차세대전지연구센터 연구진은 건식 전극 제조 공정에서 입자 크기를 고체 전해질보다 작게 만든 리튬염 소재 첨가제를 혼합해 황화물계 전고체전지용 양극을 더욱 얇게 구현했다고 설명했다. 전극 내 빈 공간을 줄여 같은 부피 배터리라도 용량 및 출력 특성을 더욱 높일 수 있다는 것이다.

또 양극 표면에 보호 피막을 형성하도록 해 고에너지 밀도를 구현했다고 덧붙였다. 개발된 첨가제는 전극의 화학·기계적 안정성을 개선하고, 양극의 균열 발생 및 표면 부반응을 감소시키는 결과를 냈다.

건식 전극은 용매를 사용하는 습식 제조와 달리 양극과 음극 활물질층을 두껍게 쌓아 올린 '후막 전극'을 구현할 수 있다. 하지만 높은 압력 때문에 전극 내 빈 공간이 발생하면서 에너지 밀도가 낮아지는 문제가 있었다.

전극 첨가제의 출력 및 수명 개선 효과. 〈자료 KETI〉

유지상 KETI 차세대전지연구센터 센터장은 “일련의 양극재 기술들을 융합하여 리튬이차전지 2배 수준의 전극 용량인 양극 후막 기술을 적용, 4분 충전에 85% 이상 충전이 가능한 양극 극판 기술을 확보했다”고 말했다.

이 연구는 산업통상자원부, 한국산업기술기획평가원의 자동차산업기술개발 사업에 대한 지원으로 개발됐다. 최근 에너지화학 분야의 세계적인 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼스에 게재됐다.

김영호 기자 lloydmind@etnews.com

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