국내 연구진, '전고체 전지 설계' 방법론 세계 첫 제시

에너지연·UNIST 공동 연구진, '누구나 쉽게 사용' 툴킷 개발

연구진이 개발한 'SolidXCell'의 구동 화면 [한국에너지기술연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 정찬욱 기자 = 국내 연구진이 세계 최초로 기준점이 없던 전고체 전지 개발을 위한 범용적 설계 방법론을 제시했다.

한국에너지기술연구원은 울산차세대전지연구개발센터 김진수 박사와 울산과학기술원(UNIST) 정성균 교수 연구팀이 고에너지 밀도 전고체 전지 구현을 위한 설계 방법론과 범용 설계 툴킷을 공동 개발, 성능 검증까지 마쳤다고 6일 밝혔다.

전고체 전지는 리튬이온전지의 단점인 인화성 액체 전해질 대신 비인화성 고체 전해질을 활용해 화재로부터 안전한 이차전지지만 전지의 전극과 셀을 설계하기 위한 과학적인 가이드라인이 없다.

연구진은 전극의 설계 조건을 균형 임곗값, 투과 임곗값, 부하 임곗값으로 정의하고 이를 통해 세계 최초로 전고체 전지를 설계하는 범용적 방법론을 제시했다.

고안한 설계 방법론을 적용해 0.5Ah(암페어시) 용량에서 310Wh/kg(킬로그램당 와트시)의 상용 리튬이온전지(최대 250wh/kg 수준)를 뛰어넘는 높은 에너지밀도의 파우치형 전고체전지 적층 셀을 제작하는 데 성공했다.

이 셀은 공인 시험기관인 한국건설생활환경시험연구원의 공식 시험 인증을 획득했다.

연구진은 이 방법론을 누구나 쉽게 사용할 수 있도록 전고체전지 설계 툴킷 'SolidXCell'을 개발했다.

SolidXcell은 다중 스케일과 다중 인자 기반의 복잡한 전고체전지 설계를 직관적이고 체계적으로 설계할 수 있는 디자인 플랫폼으로, 일반 연구자들이 전고체전지 설계에 활용할 수 있도록 무상 배포 중이다.

에너지연 김진수 박사와 UNIST 정성균 교수는 "전고체전지 범용 설계 방법론을 최초로 제시하고 실증 셀 성능 검증을 거친 설계 툴킷을 개발해 공유하는 것은 전고체 전지 설계 분야에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.

연구진은 한국산업기술진흥원과 울산시 지원으로 국내 최초의 '차세대 이차전지 상용화 지원센터'를 구축하고 있다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 실렸다.

jchu2000@yna.co.kr

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