기존 이차전지의 에너지밀도를 뛰어넘는 전고체 전지가 나왔다. 전지를 구부리거나 자르는 극한 상황에서도 안정적으로 작동하는 우수한 내구성까지 갖췄다.
한국에너지기술연구원은 에너지저장연구단 장보윤 책임연구원 연구진이 상온에서도 높은 이온전도성을 가진 전고체 전지용 복합 고체전해질을 개발했다고 21일 밝혔다.
복합 고체전해질은 고체전해질을 단독으로 사용하지 않고, 두 가지 이상의 고체 전해질 소재를 혼합해 고체전해질 각각의 단점을 보완해 성능을 향상시킨 고체 전해질 소재를 말한다. 차세대 전지로 주목받는 전고체 전지의 상용화를 위해서는 고체전해질의 역할이 중요한데, 지금까지 나온 고체전해질 재료는 저마다 장단점이 있어 이를 한데 섞는 복합 고체전해질의 역할이 중요한 상황이다.
연구진이 개발한 복합 고체전해질은 국내 최초로 기존 산화물계 고체전해질의 함량 한계인 30%를 80%까지 높였다. 고분자를 접착제 역할을 하는 바인더로 활용해 소재 간 결착력과 안정성도 높였다.
이렇게 만들어진 복합 고체전해질은 산화물 고체전해질이 80% 함유된 중간층과 이온전도성 첨가제를 함유한 고이온전도성 고분자 전해질이 위-아래층으로 있는 3층 샌드위치 구조다. 연구진은 샌드위치 구조 덕분에 양극과 음극이 맞닿은 부분은 저항을 줄이고, 고체전해질은 이온전도성을 10배 이상 높였다고 설명했다.
복합 고체전해질을 적용한 전고체 전지는 기존 상용이차전지의 에너지밀도 한계(300Wh/㎏)를 뛰어넘는 성능(310Wh/㎏)을 보였다. 또 전지를 구부리거나 잘라도 안정적으로 구동돼 발화나 폭발 문제가 일어나지 않는 것을 확인했다.
에기연은 이 기술을 전고체 전지 스타트업인 에이에스이티에 기술이전 중이다. 에이에스이티는 이 기술을 바탕으로 전기자동차용 전고체 전지를 2026년까지 상용화한다는 목표를 세우고 있다.
박석정 에이에스이티 대표는 "글로벌 업체들이 전고체 전지 기술 상용화를 확대해 나가는 시기에 이러한 기회를 얻게 돼 기쁘게 생각하며, 향후 전고체 전지 기술의 상용화를 위해 개발협력에 최선을 다하겠다"고 말했다.