단대 최용석·고대 이재철·KIST 정경윤 박사팀, 전고체 배터리 이온전도도 높인 기술 개발
전기자 사용 액체 전해질 배터리 비해 안전도 높지만 이온전도 속도 느려 상용화 한계
단국대는 신소재공학과 최용석 교수 연구팀이 고려대 이재철 교수, 한국과학기술연구원(KIST) 정경윤 박사와 공동으로 차세대 꿈의 배터리라 불리는 ‘전고체 배터리’의 이온전도도를 높일 수 있는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.
일반적으로 2차전지는 전해질이 배터리의 양극과 음극으로 이온을 이동시켜 전력을 생산한다.
전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 배터리와 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리 등으로 구분된다.
 | | 단국대 최용석 교수. |
액체 전해질을 사용하는 가장 대표적인 리튬이온 배터리는 에너지 밀도가 높고 수명이 길어 전기자동차, 스마트 기기 등에 널리 사용되고 있다.
그러나 외부의 충격이나 변형으로 분리막이 손상되면 화재와 폭발의 위험이 있다.
전고체 배터리는 충방전에 필요한 전해질을 고체로 사용하며 분리막이 없어 화재·폭발의 위험성이 낮고 에너지 밀도가 높아 ‘꿈의 배터리’로 불린다.
그러나 리튬 이온을 전달하는 이온전도 속도가 느려 상용화에 걸림돌이 되어왔다.
따라서 관련 업계에서는 전고체 배터리의 이온전도도를 높이는 기술 개발에 많은 연구가 이루어지고 있다.
연구팀은 두 종류의 황화물계 고체 전해질인 황화물(황화 리튬, 오황화인, 게르마늄 이황화물)과 염화물(염화게르마늄, 염화은)의 분말을 고열에서 합성해 높은 이온전도도를 보이는 고체 전해질을 개발했다.
연구팀이 개발한 고체 전해질은 기존 재료 대비 50~80%까지 향상된 이온전도도(2.39, 12.4 mS/cm)를 보여 기존의 액체 전해질과 비슷한 이온전도도(~10 mS/cm)를 보였다.
 | | 이종원소 치환을 통한 황화물계 고체전해질의 리튬 확산 거동과 이온전도도 변화. |
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