전고체 전지용 전극

요즘 전기자동차가 대세다. 전기차의 핵심은 배터리로 표현될 만큼 그 중요성이 부각되고 있다. 한 번 충전으로 2000㎞ 주행이 가능한 배터리가 나왔다는 소식이 있었지만 완벽한 상용화를 위해선 가야 할 길이 아직은 먼 것으로 보인다.

최근 국내 연구진도 스마트폰이나 전기차 배터리에 쓰이는 리튬이온전지를 전고체 전지로 대체하려는 연구를 활발히 수행 중이다.

전고체 전지는 전해질로 고체를 쓰는데 액체 전해질보다 화재의 위험성이 낮다. 전고체 전지용 전극구조는 고체 전해질, 도전재, 활물질, 바인더가 혼합된 형태로 구성되는데 연구진은 활물질과 바인더로만 새로운 개념의 전고체 이차전지용 전극구조를 만들었다. 특히 고체 전해질 없이도 활물질 입자 간 리튬이온의 확산 및 이동이 효과적으로 진행됐다. 이 기술이 적용되면 기존 전고체 전지와 비교해서도 에너지밀도를 1.5배가량 높일 수 있다. 또 기존 리튬이온전지용 전극과 거의 유사한 수준의 에너지밀도를 구현할 수 있다. 제조공정도 간단해 수분에 민감한 기존 전고체 전지의 제조공정과 생산단가 문제를 상당 부분 해소할 수 있을 것으로 보인다.

연구진은 추가 연구개발을 통해 전극 간 계면 이슈를 개선하고 전극의 후막화로 에너지밀도를 향상시킬 예정이다. 이렇게 고도화된 전고체 전지는 향후 스마트폰, 전기차는 물론 로봇, 에너지저장장치(ESS), 드론 등 배터리에도 폭넓게 사용될 수 있을 것이다.

이영기 한국전자통신연구원 지능형센서연구실 박사