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포항공대-울산과기원 연구팀, 리튬 금속음극 단점 극복기술 개발

송고시간2019-02-22 16:47

포항공대 연구팀
포항공대 연구팀

(포항=연합뉴스) 리튬 금속 음극의 단점인 폭발을 원천적으로 막을 리튬 전도성 유·무기 복합 보호층을 개발한 포항공과대학교 화학과 박수진(왼쪽) 교수, 이정인 박사. 2019.2.22 [포항공과대학교 제공]

(포항=연합뉴스) 손대성 기자 = 국내 연구진이 리튬 이온 전지보다 에너지 밀도가 높지만 폭발 위험이 있는 리튬 금속 음극의 단점을 해결했다.

포항공과대학교(POSTECH)는 22일 화학과 박수진 교수, 이정인 박사가 울산과학기술원(UNIST) 에너지공학과 신명수, 홍동기 연구원과 함께 리튬 금속 음극의 단점인 폭발을 원천적으로 막을 리튬 전도성 유·무기 복합 보호층을 개발했다고 밝혔다.

일반 리튬 이온 전지에는 음극체로 흑연이 들어간다.

흑연 대신 금속을 음극으로 쓰면 질량으로 따졌을 때 10배 이상 용량이 늘어나 작은 크기의 배터리로도 효율을 높일 수 있다.

문제는 금속을 음극체로 쓰면 리튬 반응성이 좋아져 분리막을 뚫어 전지가 폭발하거나 망가질 수 있다는 점이다.

연구팀은 리튬 전도성 유·무기 복합막을 개발해 충전과 방전을 계속하는 동안 리튬이 자라나는 현상을 근본적으로 차단했다.

복합막이 리튬이 자라지 않도록 빈 곳을 채우기 때문에 전지 안정성이 확보된다.

연구팀은 다양한 차세대 고용량·고전압 양극물질(NCM811, LNMO, LMO)을 사용해 고속충전과 고출력이 가능한 리튬 금속 전지를 구현하는 데도 성공했다.

이번에 개발된 복합막인 리튬 전도성 무기층은 기존 시스템을 많이 바꾸지 않고도 사용할 수 있어 상용화가 쉬운 편이다.

이 연구는 한국연구재단 학문후속세대지원사업의 대통령 박사후과정 펠로우십 및 원천기술개발사업의 기후변화대응기술개발사업 지원으로 이뤄졌다.

연구 결과는 지난 14일 국제 학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼스에 실렸다.

포항공대 박수진 교수는 "이번에 개발한 리튬 이온 전도성 무기·유기 복합막은 손쉽게 차세대 전지에 적용할 수 있는 기술로 리튬 금속 전지 상용화에 크게 이바지할 것"이라고 말했다.

sds123@yna.co.kr

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