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테크노트 경희대 연구팀, 고속 충전 이차전지 개발 위한 혁신 방안 제시

경희대학교 기계공학과 김두호 교수와 식물‧환경신소재공학과 이정태 교수 공동연구팀이 이차전지의 고속 충전 능력을 획기적으로 높이는 새로운 접근 방안을 제시했다. 이번 연구는 기존 이차전지의 한계를 극복하고, 고속 충전이 필수적인 전기차(EV)와 휴대용 전자기기 등 고성능 전자제품을 위한 차세대 배터리 개발에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 현재 사용되는 이차전지는 전극의 반응역학이 느려 고속 충전 시 충분한 에너지를 저장하는 데 어려움이 있었다. 문제를 해결하기 위해 연구팀은 양극재의 반응역학을 가속할 수 있는 혁신적인 방법을 개발했다. 김두호‧이정태 교수 공동연구팀은 이미 지난해 성능이 향상된 리튬-황 배터리 설계로 뛰어난 연구 성과를 기록한 바 있다. 이번 연구는 앞선 성과를 기반으로 리튬-황 배터리 상용화를 위한 후속 연구로 진행됐다. 연구팀은 압축 상태가 황화리튬(Li2S) 전극의 전기화학적 성능에 미치는 영향을 집중적으로 분석했다. 그 결과 황화리튬의 양극을 다공성 탄소의 좁은 기공에 물리적으로 가두었을 때, 형성된 압축적 환경이 황화리튬의 격자구조에 왜곡을 일으킨다는 사실을 발견했다. 격자구조의 왜곡은 상전이 장벽을 낮추고 이온 이동 속도를 증가

이창현 기자

2024-11-22 14:54

테크노트 고체 전해질 제조 합성법 개발...대량 생산 길 열리나

한국전기연구원 박준호 박사팀, 비싼 황화리튬과 첨가제가 필요 없는 ‘간단 합성법’ 개발 고체전해질을 저렴한 가격으로 대량생산할 수 있는 또 하나의 기술이 개발되어 큰 주목을 받고 있다. 한국전기연구원(이하 KERI) 이차전지연구단 박준호 박사팀이 고가의 황화리튬은 물론, 첨가제 없이 고순도의 고체전해질을 제조할 수 있는 ‘간단 합성법(One-pot)’을 개발했다고 밝혔다. 고체전해질 제조법은 고에너지 볼 밀링(ball milling) 공정을 통한 ‘건식 합성법’과 용액의 화학 반응을 활용하는 ‘습식 합성법’이 있다. 연구팀은 공정의 스케일업 및 양산화 관점에서 유리한 습식 합성법에 집중했고, 용매 내에서의 최적 합성 반응을 통해 고순도의 고체전해질을 제조하는 데 성공했다. 가장 큰 장점은 고가의 황화리튬(Li2S)을 사용하지 않아도 된다는 것이다. 황화리튬은 고제전해질 제조를 위해 투입되는 시작물질 비용의 95%를 차지할 정도로 비싸다. 또한 습식 합성과정에서 황화리튬이 미반응 불순물로 남아 셀 성능 저하의 원인이 되는 경우도 종종 발생한다. 일부 황화리튬을 사용하지 않는 합성법이 제안되기도 했지만, 고가의 첨가제를 추가로 사용해야 하고, 잔존 불순물이 발생

이동재 기자

2023-05-15 15:43