나노기술 및 정책 정보

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● 김상륜 교수(광주과학기술원) 및 김지영 책임(LG에너지솔루션), 조우석 박사(한국전자기술연구원) 공동 연구팀은 이온전도성을 높이고 리튬 메탈에 대하여 안정된 반응을 보이는 수소화-황화물계 고체전해질을 개발

● 연구팀은 수소화물 음이온과 황 음이온을 아지로다이트* 황화물계 고체전해질의 결정 구조에 공존시키는 독자적 재료 설계를 통해 향상된 이온전도성과 환원성을 겸비하는 고체전해질 및 고성능 전고체 배터리를 설계

* 아지로다이트(Argyrodite) 구조 : 광석인 Ag8GeS6와 동일한 구조를 가지면서 리튬 이온전도성을 나타내는 고체전해질

● 연구팀은 고안된 수소화-황화물계 고체전해질 Li5PS4(BH4)2로 고전류에서도 리튬 메탈에 대하여 안정된 반응을 일으켜 고체전해질과 리튬 메탈에 대한 낮은 계면 저항을 확인

● 연구팀은 이를 NCM/Li 전고체 배터리에 적용한 결과, 고전류 밀도에서 200회 충ㆍ방전 후에도 쿨롱 효율*이 100%에 근접하는 가역적인 방전용량을 가지는 고성능 NCM/Li 전고체 배터리 제작에 성공

* 쿨롱 효율(Coulomb efficiency) : 전기화학적 장치에서 전기에너지를 화학에너지로 변환하는 효율을 나타내는 값

● 본 연구는 향후 수소화물을 활용한 전고체 배터리뿐만 아니라 리튬이온 배터리, 소듐이온 배터리, 포타슘이온 배터리 등 차세대 배터리 기술 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대

ACS energy letters (2024.08.21.), Hydrogen-Rich Argyrodite Solid Electrolytes for NCM/Li All-Solid-State batteries