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‘전고체전지’ 상온 작동 기술개발
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순천향대 에너지시스템학과 안욱 교수
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2022년 09월 13일(화) 17:50 [(주)온양신문사] 
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| | ↑↑ ▲순천향대 에너지시스템학과 안욱 교수 <사진제공=순천향대학교> | ⓒ 온양신문 |
순천향대학교(총장김승우)는 에너지시스템학과 안욱 교수의 고분자 세라믹 복합전해질 기술개발을 통해 기존의 액체 전해질을 대체할 수 있는 차세대 미래 배터리 ‘전고체전지’의 상용화를 앞당길 수 있게 됐다고 9월 13일 밝혔다.
전고체전지는 기존의 액체 전해질을 사용하는 리튬이온전지의 전해액과 분리막을 없애 에너지밀도가 높은 전지를 만들 수 있으며, 내열성과 내구성이 뛰어나고 배터리의 폭발/화재 위험이 낮아 전기차의 안전성을 높일 수 있는 차세대 전지로 주목받고 있다.
많은 연구자가 이차전지의 폭발, 화재 문제 해결을 위해 세라믹 소재를 이용한 전고체전지의 상용화에 열을 올리고 있지만, 상온에서의 작동이 힘들다는 난제를 안고 있었다.
안욱 교수 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 기존의 액체 전해질을 대체하면서도 전지 성능을 월등히 높이고, 현재 사용되는 양극 소재와의 적합성도 높아 화재로부터 안전한 고분자 세라믹 복합전해질을 개발했다.
* 고분자세라믹 복합전해질 : 니오비움/알루미늄(Nb/Al) 이종금속이 도핑된 리튬·란타넘·지르코늄·산화물(Li7La3Zr2O12) 세라믹 소재를 합성한 고분자 고체전해질, 안전성이 높고 상온 작동이 가능한 기술이다.
또한, 연구팀은 기존 액체 전해질이 열화 메커니즘에 의해 전지의 용량을 향상하는 음극 리튬금속을 사용할 수 없던 문제점에 주목했다.
이를 해결하기 위해 상온에서 작동이 가능한 고분자 세라믹 복합전해질을 제시해 리튬금속을 음극으로 사용해도 전지의 안정성과 효율성이 확보된다는 점을 증명했다.
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| | ↑↑ ▲고분자 세라믹 복합전해질 필름 제조과정과 전고체전지 작동원리 모식도 <사진제공=순천향대학교> | ⓒ 온양신문 | |
이와 같은 연구 결과는 ‘고성능 전고체전지용 Nb/Al 공동 도핑 Li7La3Zr2O12 복합 고체 전해질 개발(Nb/Al co-doped Li7La3Zr2O12 Composite Solid Electrolyte for High Performance All-Solid-State Batteries)’이라는 제목으로 재료과학 분야 세계적 권위의 국제 학술지 ‘Advanced Functional Materials(IF: 19.924, CHEMISTRY, MULTIDISCIPLINARY 분야 상위 5%, 2021 JCR 기준) 9월호에 게재됐다.
교신저자인 안욱 교수는 “비교적 값이 저렴하고 제조 공정이 유리한 산화물계 세라믹 소재를 성공적으로 합성하고, 고분자와 복합화를 이루어 제조 용이성이 우수한 전고체 제조기술을 개발해 안전성이 높은 전고체전지의 상용화에 한발 앞서 나갈 수 있게 됐다”라고 말했다.
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온양신문사 기자  ionyang@hanmail.net
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