[경상매일신문=신일권기자]POSTECH(포항공과대학교) 화학과 박수진 교수 · 통합과정 남서하 씨 · 손혜빈 박사 연구팀은 안정성과 상용성을 모두 갖춘 겔 전해질 기반 배터리를 개발하는 데 성공했다. 이번 연구는 국제 학술지인 ‘스몰(Small)’에 최근 게재됐다. 리튬이온 배터리는 전기차 등 여러 분야에서 광범위하게 사용되고 있지만, 배터리에 사용되는 액체 전해질은 화재와 폭발의 위험이 크다.이를 대체하기 위해 최근 겔(gel) 형태의 전해질을 사용해 안정성과 에너지 밀도를 높인 반고체 배터리 연구가 활발하게 진행되고 있다.그런데, 겔 전해질을 만들려면 장시간의 고온 열처리 공정이 필요하고, 그로 인해 전해질이 분해되고, 제작 단가가 높아지는 문제가 발생했다.그리고, 배터리 성능을 떨어뜨릴 수 있는 반고체 전해질과 전극 간 계면 저항도 겔 전해질 제작 공정에서 해결해야 할 과제로 남아있었다.이번 연구에서 연구팀은 이중 기능성 가교형 첨가제(Cross-linkable additive, 이하 CIA)와 전자빔(e-beam)으로 이를 해결했다.연구팀의 겔 전해질을 활용한 배터리는 기존 대비 가스 발생량을 2.5배 줄였으며, 계면 저항도 효과적으로 낮추는 데 성공했다.또한, 고용량 배터리 실험에서도 가스를 발생하지 않고, 200 사이클을 구동한 이후에도 1Ah 용량을 유지하며 안전성을 입증했다.특히, 이번 연구는 기존 파우치형 배터리 제작 공정 라인을 유지하면서 빠르게 대량 생산이 가능하다는 점에서 의의가 크다. 박수진 교수는 “안정성과 상용성 모두 입증한 이번 연구는 전기차 산업에서 혁신적인 기술로 인정받을 것”이라며, “전기차뿐만 아니라 리튬 이온 배터리가 사용되고 있는 다양한 분야에서 큰 도움이 되기를 바란다”는 말을 전했다. 한편, 이번 연구는 한국연구재단의 중견과제 지원을 받아 수행됐다.
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