전고체전지는 기존의 액체 전해질을 사용하는 리튬이온전지의 전해액과 분리막을 없애 에너지밀도가 높은 전지를 만들 수 있다. 내열성과 내구성이 뛰어나고 배터리의 폭발·화재 위험이 낮아 전기차의 안전성을 높일 수 있는 차세대 전지로 주목받고 있다.
안 교수팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 기존의 액체 전해질을 대체하면서도 전지 성능을 월등히 높이고, 현재 사용되고 있는 양극 소재와의 적합성도 높아 화재로부터 안전한 고분자 세라믹 복합전해질을 개발했다.
아울러 연구팀은 기존 액체 전해질이 열화 메커니즘에 의해 전지의 용량을 향상하는 음극 리튬금속을 사용할 수 없던 문제점에 주목했다. 이를 해결하기 위해 상온에서 작동 가능한 고분자 세라믹 복합전해질을 제시해 리튬금속을 음극으로 사용해도 전지의 안정성과 효율성을 확보할 수 있다는 점을 증명했다.
이와 같은 연구 결과는 '고성능 전고체전지용 Nb/Al 공동 도핑 Li7La3Zr2O12 복합 고체 전해질 개발(Nb/Al co-doped Li7La3Zr2O12 Composite Solid Electrolyte for High Performance All-Solid-State Batteries)'이라는 제목으로 재료과학 분야 세계적 권위의 국제 학술지 'Advanced Functional Materials'(IF: 19.924, CHEMISTRY, MULTIDISCIPLINARY 분야 상위 5%, 2021 JCR 기준) 9월호에 게재됐다.
이 시각 인기 뉴스
교신저자인 안 교수는 "비교적 값이 저렴하고 제조 공정이 유리한 산화물계 세라믹 소재를 성공적으로 합성하고, 고분자와 복합화를 이뤄 제조 용이성이 우수한 전고체 제조기술을 개발했다"며 "이를 통해 안전성이 높은 전고체전지의 상용화에 한 발 앞서 나갈 수 있게 됐다"고 말했다.