[아시아뉴스통신=김재복 기자]
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| 군산대학교 전경/아시아누스통신DB |
전북 군산대학교 화학과 이경구 교수팀이 기초과학연구원(IBS) 분자 분광학 및 동력학 연구단(연구위원: 곽경원 고려대 화학과 교수)과의 공동연구를 통해 리튬금속 이차전지 수명 및 출력 성능을 동시에 향상시킬 수 있는 기술을 개발해 화제를 낳고 있다.
특히 이 교수 연구팀이 개발한 기술은 두 개의 전해질 염(LiPO2F2과 LiTFSI)을 사용해 전지 수명을 확보함은 물론 고성능 출력을 낼 수 있는 기술을 순수 국내 연구로 개발한 것으로 밝혀져 관련업계들 시선을 집중시키고 있다.
이 교수팀에 따르면 기존 리튬이온전지는 노트북, 휴대폰 등의 전자 제품 등에 널리 사용되고 있으나, 저장 용량이 작고 수명이 짧은 한계로 인해 전기자동차용 이차전지로 사용하기에는 그 한계가 분명했다.
이에따라 흑연을 사용하는 리튬이온전지와 달리 10배 이상 큰 저장용량을 가진 리튬금속을 사용해 개발된 리튬금속전지는 리튬이온전지의 한계를 극복한 전기차용 이차전지의 대안으로 주목받아 왔다.
하지만 리튬금속전지 역시 충/방전을 거듭할수록 리튬금속 표면에 나뭇가지 모양의 수지상결정(dendrite)이 형성돼 전지의 수명이 짧아지고, 화재나 폭발 등에 취약하다는 약점을 갖고 있었다.
수지상결정 형성은 리튬금속에 보호막을 도입하여 해결할 수 있으며 높은 농도의 전해질을 사용하면 효과적인 해결책으로 알려져 있지만 고농도의 전해질은 일반적으로 출력 성능이 저하되어 전기차용 이차전지로 사용하기에는 적합하지 않았다.
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| 군산대 이경구 교수팀의 연구성과가 게재된 국제학술지 표지/아시아뉴스통신DB |
연구팀은 리튬금속전지의 문제인 수지상결정 형성을 억제하기 위해 두 개의 전해질 염을 활용해 리튬금속 보호막을 제작하는 기술을 적용했다.
동시에 고농도 전해질의 한계였던 이온전도도는 전기자동차용 이차전지로 사용하기에 적합한 수준 이상을 보여 출력 성능 역시 높였다.
연구팀은 이론 계산을 통해 두 종류의 전해질염을 포함하는 전해질 내 이온 간의 선택적 상호작용이 존재한다는 것을 구명한 것으로 밝혀져 향후 리튬금속전지의 고성능화를 위한 전해질 설계에 기여할 전망이다.
이경구 교수 연구팀의 연구결과에 따른 리튬금속전지가 전기차용 이차전지로 상용화될 경우 전기자동차의 주행거리를 대폭 늘릴 수 있어 국내 자동차 제조사들 및 이차전지 제조사들에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
한편 교육부 개인연구사업(지역대학우수과학자)과 과학기술정보통신부 기초연구사업(기초연구실) 지원으로 수행된 이번 연구결과는 에너지 분야 세계적 권위지인 국제 학술지 'Advanced Energy Materials’ (인용지수 25.2) 표지 논문으로 선정돼 2월 8일 자로 게재됐다.
jb5060@empal.com
