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국내 연구진이 폭발 위험 없는 ‘전고체 배터리’의 고질적인 저성능 문제를 해결할 실마리를 찾았음.

한국과학기술연구원(KIST)은 박상백 에너지소재연구단 박사 연구팀이 신현정 성균관대 교수와 함께 고체 전해질 양극 사이의 계면 저항이 증가하는 문제를 해결할 소재 설계 전략을 찾았다고 29일 밝혔음.

배터리에는 전자와 이온이 양 전극을 오가기 위한 전해질이 들어있음. 현재 가장 널리 쓰이는 리튬이온 배터리는 성능이 높지만 액체 전해질의 폭발 위험성 때문에 전기차 등의 활용에 한계를 보이고 있음. 전고체 배터리는 전해질을 고체로 바꿔 폭발 위험성을 없앴지만 리튬이온 배터리에 비해 용량, 내구성 등 성능이 낮아 제대로 활용되지 못하고 있음.

연구팀은 전극과 전해질의 경계면에 주목했음. 전극과 전해질은 서로 다른 물질이기 때문에 전자가 경계면을 넘을 때 큰 저항을 받게 됨. 저항이 높으면 전기가 잘 흐르지 못해 배터리로서의 성능이 떨어짐.

연구팀은 전해질과 맞닿는 전극 부분의 구조를 원자 수준에서 분석해 전자가 이동하는 데 방해 없이 쉽게 지나다닐 수 있는 최적의 결정구조를 찾았음. 전고체 배터리의 전극과 전해질용 소재를 고를 때 이 결정구조를 갖는 소재를 선택하면 성능 문제를 해결할 수 있다는 것임.

박 박사는 "소재 자체의 개선으로 높은 성능과 안정성을 확보할 수 있다는 의미"라며 "실제 소재 개발에도 박차를 가할 계획"이라고 말했음.

본 연구 성과는 ‘Nano Energy’ 지에 게재됨.