△ 박희정 교수 논문이 재료분야 국제 저명 학술지인 「Advanced Functional Materials」 8월호에 표지논문으로 선정됐다. (※표지설명: 고체전해질이 전고체 배터리 핵심 소재라는 의미를 손에서 전기를 생산하는 모양으로 형상화했다.)  

박희정 교수 연구팀(신소재공학과)이 SK온(주)과 공동으로 세계 최고 수준의 리튬이온 전도도(이동속도)를 갖는 산화물계 신(新)고체전해질 개발에 성공했다. 산화물계 고체전해질을 사용하는 전고체 배터리는 폭발 위험이 낮고 에너지 밀도 향상에 유리해 ‘꿈의 배터리’로 불린다.

연구팀은 산화물계 고체전해질 소재인 LLZO(리튬·란타넘·지르코늄·산소)의 첨가물질을 조정해 전해질 내 리튬 이온의 이동 속도를 기존보다 70% 높였다.

△ 언론이 박 교수의 새로운 고체전해질 개발 성공 소식을 자세히 다뤘다.[출처:한국경제]

리튬이온전도도가 빠를수록 배터리 출력이 커지고 고속으로 충전되는 반면 안정성이 떨어지는데 연구팀은 LLZO(리튬·란타넘·지르코늄·산소)의 미세구조를 균일하게 제어하는 기술로 이를 극복했다. 고체전해질은 통상 수분과 이산화탄소에 취약해 장시간 대기에 노출되면 전해질의 기능 역시 떨어지지만 이번에 개발한 고체전해질은 우수한 안정성을 보인다. 

또한 연구팀은 이번 연구를 통해 배터리 용량도 크게 늘렸다. 액체전해질을 사용한 리튬이온배터리(LiB)의 최대 사용 전압은 최대 4.3V이지만, 산화물계 고체전해질을 사용 할 경우 최대 5.5V까지 늘어난다. 이를 배터리 제작에 적용할 경우 이론적으로는 배터리 용량을 최대 25% 늘릴 수 있다. 

박 교수는 “이번 연구는 리튬 전고체전지에 사용되는 산화물계 고체전해질의 문제점으로 알려진 리튬이온전도도와 안정성을 동시에 개선했다는 점에서 의미가 크다”며 “미래 기술 경쟁력을 바탕으로 향후 차세대배터리 분야의 성장 기회를 선점해 나가겠다”고 소감을 밝혔다. 

연구 논문은 세계적 학술지인 「어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials, IF: 19.924)」 2023년 8월호에 표지 논문으로 게재됐다. 논문명은 「Li-La-Zr-O Garnets with High Li-Ion Conductivity and Air-Stability by Microstructure-Engineering(미세 구조 공학을 통해 높은 리튬 이온 전도성과 공기 안정성을 갖춘 LLZO 소재)」

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