비싼 금속 없이 배터리 성능 향상...안전·비용 다 잡는다!

[앵커]
전고체 배터리는 화재 위험이 낮아 차세대 배터리로 주목받아 왔지만, 높은 가격과 성능 한계가 상용화의 걸림돌이었습니다.

국내 연구진이 비싼 금속을 쓰지 않고도 전해질의 원자 구조를 재배열해 전고체 배터리 성능을 끌어올리는 기술을 개발했습니다.

권석화 기자가 보도합니다.

[기자]
고체 전해질을 사용해 화재와 폭발 위험을 크게 낮춘 전고체 배터리.

하지만 고체 안에서 리튬 이온이 빠르게 이동하기 위해서는 값비싼 금속이나 복잡한 제조 공정이 필요했습니다.

이에 국내 연구진이 비싼 금속을 쓰지 않고도 전해질의 원자 구조를 재배열해 전고체 배터리의 성능을 끌어올리는 기술을 개발했습니다.

연구팀은 지르코늄 기반 할라이드 전고체 전해질에 산소와 황 같은 ’이가 음이온’을 도입해 내부 구조를 새롭게 설계했습니다.

’이가 음이온’은 전해질 내부의 결정 구조를 변화시키는데, 이를 통해 리튬 이온이 원활하게 이동할 수 있는 통로를 만든 겁니다.

[서동화 / KAIST 신소재공학과 교수 : 전체 구조를 바꾸지 않고 주변에 작은 산소를 소량 도입함으로써 구조가 리튬 이온 확산에 적합한 구조로….]

실험 결과, 이온 전도도는 기존 지르코늄 기반 전해질보다 2배에서 4배까지 향상됐고, 기존 전고체 배터리보다 수명도 40% 이상 늘어난 것으로 나타났습니다.

[김재승 / KAIST 신소재공학과 박사과정생 : 전고체 전지의 가장 큰 걸림돌, 상용화의 걸림돌은 가격적인 경쟁력이었습니다. 저희는 비싼 금속을 쓰지 않고 저렴한 지르코늄 금속을 그대로 사용한 채로 ’이가 음이온’만을 도입함으로써….]

재료를 추가하지 않고도 구조 설계만으로 전고체 배터리의 성능과 안전성을 크게 높일 수 있음을 보여준 기술로, 산업 현장에서 상용화 속도를 한층 앞당길 수 있을지 주목됩니다.

YTN 사이언스 권석화입니다.

영상취재 : 지준성