韓 연구진, 전고체 배터리 획기적 돌파구... '5V 이상'에서도 안정성 확보

한국의 연세대학교, 동국대학교, KAIST 등 연구기관의 과학자들이 고전압 전고체 배터리(ASSB)의 성능 향상에 있어 상당한 돌파구를 마련했다.
연구진은 배터리의 사이클링 안정성을 획기적으로 높이는 새로운 불소 기반 고체 전해질을 설계했으며, 이 연구는 권위 있는 학술지 ‘네이처 에너지’(Nature Energy)에 게재되었다고 13일(현지시각) 더콜드다운이 보도했다.


이번 연구의 핵심은 기존 연구의 주류였던 염소 기반 고체 전해질이 5V 이상의 고전압에서 작동하는 스피넬 시스템(Spinel system)과 결합할 때 안정성을 유지하기 어렵다는 근본적인 문제를 해결한 것이다.

논문의 수석 저자인 윤석정 박사는 "왜 배터리 화학을 5볼트 이상으로 밀어붙이지 않는가?"라는 질문에서 프로젝트가 시작되었다고 밝혔다.
높은 전압은 배터리가 더 가볍고 작은 패키지에 더 많은 에너지를 저장할 수 있게 하여 에너지 밀도 증가에 필수적이다.

연구진은 이전에는 거의 고려되지 않았던 불소 기반 고체 전해질을 조사하는 새로운 접근법을 취했다.

보호용 불소 기반 차폐층을 가진 새로운 전해질을 합성했으며, 이 과정에서 '부분 Cl 치환과 Ti의 표면 환원'을 통해 빠른 Li+ 경로를 생성했다.

이 조합은 5.5V 이상의 전압에서 높은 이온 전도도를 유지하면서도 층이 안정적으로 유지할 수 있게 해준다.

이번 돌파구는 전기차(EV) 개발의 핵심 문제인 파워팩의 무게와 크기를 줄이는 데 중요한 단계가 될 것으로 기대된다.

이 기술은 더 강력하고 신뢰할 수 있는 배터리와 더불어 더 저렴한 차량의 문을 열어줄 수 있으며, 배터리 수명이 길어지면 충전 빈도가 줄어들어 EV 소유자에게 더 큰 경제적 절약을 가져다줄 수 있다.

윤 박사는 이번 연구가 단순히 단일 재료를 넘어 "미래를 진정으로 구동할 수 있는 안전하고 내구성 있으며 고에너지 배터리를 만들기 위한 새로운 설계 규칙을 정의한다"고 설명했다.

신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com