전기연, 전고체전지 성능 높여 국제학술지 표지논문 선정

에너지 분야 상위 1% 저널에 발표

수명·안정성 문제 해결 실마리

한국전기연구원 공동 연구팀의 연구성과가 실린 국제 학술지 '줄'의 10월호 표지논문. 사진 제공=한국전기연구원

한국전기연구원은 국립금오공대, 인하대와 공동으로 수행한 전고체전지 음극재 관련 연구가 에너지 분야 상위 1% 국제 학술지이자 ‘셀’의 자매지 ‘줄’의 10월호 표지논문으로 선정됐다고 21일 밝혔다.

전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온이 오가는 통로인 전해질을 고체로 만든 전지다. 리튬이온전지 같은 액체 전해질 기반 전지보다 화재와 폭발 위험이 작다는 장점이 있다. 하지만 충전 속도와 수명 등 성능 향상이 필요한 상황이다. 특히 기존 리튬금속 기반 음극재는 충·방전을 거듭하면 표면에 나뭇가지 모양의 리튬이 자라나는 수지상 성장으로 인해 전지의 수명과 안정성이 떨어지는 문제가 있다.



연구팀은 기존 리튬금속 대신 주석철화합물로 음극재를 만들어 성능을 높이는 데 성공했다. 주석철화합물은 반복적인 충·방전에도 입자가 작아지는 재결합 반응으로 치밀하고 균일한 전극을 형성했다. 이렇게 만든 전고체전지는 기존 리튬이온전지보다 5배 높은 면적당 용량을 달성했다. 1000회 이상 급속 충·방전을 한 후에도 기존 용량의 70~80%를 유지했다.

하윤철 전기연 차세대전지연구센터장은 “기존 리튬금속과 실리콘에 치우쳤던 전고체전지 음극재 연구분야의 관행에서 벗어났다”며 “주석 기반 합금계 음극재의 큰 잠재력을 입증했다는 측면에서 의미가 크다”고 말했다.