이차전지에 금속유리를 코팅하는 방식으로 배터리 성능을 획기적으로 늘리는 방법을 국내 연구진이 찾았다.
한국연구재단은 김석준 한국기술교육대학교 교수 연구팀이 금속유리를 이차전지의 집전체와 리튬 음극 표면에 코팅해 무음극과 리튬메탈 이차전지의 수명을 향상시키는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.
이차전지는 전기차를 비롯한 다양한 친환경 모빌리티에 사용되는 기술이다. 배터리의 에너지 밀도를 높이기 위해서는 부피와 무게를 많이 차지하는 음극재를 없애거나 기존 음극재 소재인 흑연을 리튬메탈로 대체하는 등의 방법이 연구되고 있다.
무음극이나 리튬메탈 이차전지는 일반적인 리튬 이차전지에 비해 에너지 밀도를 1.5배 정도 높일 수 있다. 다만 리튬메탈이 지속적으로 전해질에 노출되면서 리튬이 소모돼 전지 수명이 단축되는 단점이 있었다.
김석준 교수 연구팀은 유리처럼 무질서한 원자 배열구조를 가진 합금인 금속유리를 사용해 문제를 해결했다. 금속유리는 액체와 비슷하게 원자 배열에 규칙성이 없어서 결함이 매우 적다. 이 때문에 균일한 표면을 가지고 내부식성도 매우 우수하다. 연구진은 집전체와 리튬메탈 음극 표면에 금속유리를 코팅해 리튬과 전해질 간 접촉 면적을 최소화하는데 성공했다.
김석준 교수는 “현재 상용화된 이차전지를 제조하는 환경에서도 금속유리가 코팅된 리튬메탈을 적용할 수 있어서 리튬메탈 이차전지의 양산화에 큰 도움이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 스몰(Small)에 지난 5월 8일 게재됐다.
참고자료
Small, DOI : https://doi.org/10.1002/smll.202301207