[ 박근태 기자 ]
국내 연구진이 스마트폰과 노트북에 쓰이는 리튬 2차전지의 폭발 위험을 없앤 물질(사진)을 개발했다.한국전자통신연구원(ETRI)은 6일 전력제어소자연구실의 신동옥 선임연구원과 이영기 책임연구원, 강기석 서울대 교수 연구팀이 리튬 2차전지의 폭발 위험을 근본적으로 막아주는 고체 전해질을 개발했다고 발표했다.
각종 휴대 전자기기에 널리 사용되는 리튬 2차전지에는 액체 전해질이 사용된다. 이 액체 전해질은 불에 잘 붙어서 외부 충격을 받거나 과열되면 화재나 폭발이 일어날 위험이 있다. 이에 따라 최근 액체 전해질을 고체로 바꿔 안정성을 높이려는 연구가 활발히 진행됐다. 주로 황화물이나 산화물 소재를 연구하고 있는데 황화물계는 전기가 잘 흐르지만 수분과 산소에 취약하고, 산화물계는 안정성은 우수하지만 이온 전도도(전기가 흐르는 정도)가 낮고 공정 시간이 긴 단점이 있다.
연구진은 세라믹계 산화물인 리튬·란타늄·지르코늄·산소(LLZO) 구조 안에 알루미늄과 탄탈룸을 소량 첨가하는 도핑 기술을 이용해 이온 전도도를 높였다. 고온 열처리 시간이 기존의 12분의 1 수준인 2시간으로 대폭 줄었고 이온전도도는 도핑 전보다 3배 이상 높은 것으로 나타났다. 연구진은 시제품으로 두께 3㎜, 지름 16㎜ 크기의 고체 전해질을 제작했으며 5년 내 상용화를 추진할 계획이다.
연구진은 외부 충격을 받아도 외부로 흘러내리거나 폭발할 위험이 없어 안정성이 요구되는 전기자동차 배터리나 발전소·군사용 대용량 에너지 저장시스템, 인체에 직접 닿는 웨어러블기기 배터리에 쓰일 수 있다고 설명했다. 이 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트’ 최신호(12월15일자)에 게재된다.
박근태 기자 kunta@hankyung.com
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