고성능·안정적 리틈금속 전지용 전해액 기술 개발

▲ KAIST 생명화학공학과 최남순 교수. KAIST 제공
KAIST 생명화학공학과 최남순 교수 연구팀이 4일 넓은 온도 범위에서 리튬금속 전지의 높은 효율을 유지하는 세계 최고 수준의 전해액 기술을 개발했다. 개발된 전해액의 경우 기존에 보고되지 않은 새로운 솔베이션 구조를 형성했으며 안정적인 전극-전해질 계면 반응을 확보할 수 있는 첨가제 기술을 통해 리튬금속 전지의 수명 특성을 획기적으로 향상시켰다고 연구팀은 부연했다.
특히 이번 연구에서 개발된 새로운 솔베이션 구조를 가지는 전해액 기술은 리튬 코발트 산화물 양극을 사용해 영하 20도에서 60도의 넓은 온도 범위에서 극대화된 성능을 얻었다는 점에서 그 의미가 크다. 여기에 60도와 80도 고온 저장에서도 저장 성능이 유지됐다. 또 완전 충전-완전 방전조건에서 첫 사이클 방전 기준 용량 80%가 나오는 횟수까지를 통상 배터리 수명으로 보고 있는데 개발된 전해액 기술은 상온(25도)에서 200회 충·방전 후에 첫 번째 사이클의 방전용량 대비 85.4%의 높은 방전용량 유지율을 보였다. 고온(45도)에서는 100회 충·방전 후 91.5% 발현, 저온(영하 20도) 구동에서도 300회 충·방전 후 72.1% 발현하는 등 완전 충전-완전 방전조건에서 용량 유지율이 기존 상용 기술 대비 약 20% 높은 것으로 나타났다.
최 교수는 “이러한 솔베이션 구조 개선 기술과 전해액 첨가제에 의한 안정적인 전극-전해질 계면 형성의 시너지 효과는 고에너지 밀도 리튬금속 전지에서의 난제들을 효과적으로 해결하고 전해액 설계에 있어서 새로운 방향을 제시할 것으로 기대한다”고 말했다. 이재영 기자 now@ggilbo.com
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