<청년칼럼>폭발 위험 없는 배터리를 위한, 고체 전해질 물질 개발
<청년칼럼>폭발 위험 없는 배터리를 위한, 고체 전해질 물질 개발
  • 신재술 청년인재기자
  • 승인 2015.08.29 20:26
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▲ 쿠커비투[6]릴 분자를 이용해 다공성 CB[6]구조를 만들고 카보네이트 계열의 전해질을 1차원적인 채널에 분포시킨 후 새로운 리튬고체전해질을 만들었다. 출처-Chemical Communications

[업코리아=공주대학교 신재술 청년인재기자] 기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단은, 2차 리튬 이온 전지를 이끌어 온, 액체 전해질을 대체할 고체 전해질 물질 개발에 성공 하였다.

리튬 전해질을 사용하는 2차 전지의 한 종류인 리튬 이온 전지는 가장 가벼운 금속원소인 리튬으로 만들어 무게도 가볍고 에너지밀도도 높아 휴대폰이나 노트북 등에서 폭넓게 사용 된다.

그러나 이런 리튬 이온 전지에도 문제점이 존재 하는데, 리튬 이온 전지에 사용되는 액체 전해질은 분리막에 의해 음극과 양극으로 나뉘는 구조여서 외부의 충격 등으로 인해 분리막이 충격을 받으면 액체 전해질이 흐르게 되어, 양극 물질이 만나 과열이나 폭발로 이어지는 위험성이 존재 한다는 것이다.

그러나 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하면 음극과 양극이 접촉하는 것을 막을 수 있고, 고체 전해질이 충격을 받아도 그 형태를 그대로 유지할 수 있다.
이를 ‘전고체 전지(All Solid Battery)’ 라고 하는데 전해질이 흐르지 않기 때문에 강한 외부 충격에도 폭발 하지 않는다.

기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단은 다공성 ‘쿠커비투[6]릴(porousCB[6])’이 고체 성질의 새로운 리튬 전해질 물질 합성에 결정적 역할을 했다고 밝혔는데, ‘쿠커비투[6]릴(porousCB[6])’은 글루코루릴이라 불리는 분자 6개가 모여 만들어진 분자로, 호박 모양의 거대 고리 분자이다.

기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단은 ‘쿠커비투[6]릴(porousCB[6])’에서 산과 물을 제거 후 남겨진 공간에 기존에도 쓰이던 카보네이트 계열의 전해질 물질을 넣어 고체 성질의 리튬 전해질 물질을 만들어 냈다. 이 물질은 고체 전해질 중에서는 높은 이온전도도를 보임과 동시에, 액체 전해질과 비교했을 때 약 1.5배 이상의 리튬이온 전달율을 보이고 고온에서도 성질 변화가 거의 없어, 안정적인 이온전도도를 보인다.

개발된 고체 전해질 물질은 향후 리튬 이온 전지 시장에 획기적인 변화를 가져올 기반 기술이 될 것으로 기대 되며, 전고체전지가 활용될 수 있는 전기자동차나 여러 에너지 저장 장치에 응용될 것으로 예상된다.

김기문 단장은 “다른 리튬 전구체를 도입해 보다 구체적인 전지의 특성을 점검해야 한다“며 실용화를 위한 과제가 남아있음을 언급했다.

 

[참고문헌-Chemical Communications]

공주대학교 신재술 청년인재기자

업코리아, UPKOREA



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