전고체전지는 리튬이차전지와 달리 액체 상태의 전해질 대신 불연성 고체전해질을 사용한 전지다. 화재의 위험이 없으면서도 현 리튬이차전지 에너지밀도의 한계를 두 배 이상 넘어설 수 있어 차세대 전지로 주목받고 있다.
고체전해질(Solid electrolyte)은 고체상태 물질로 리튬이온의 전도를 할 수 있는데다 현 리튬이차전지에 적용하고 있는 전해액 수준의 높은 이온전도도를 갖는 물질이다.
그중에서도 황화물계 고체전해질을 사용하는 전고체전지는 물질 자체의 높은 이온전도도와 무른 연성으로 입자를 조밀하게 압착할 수 있어 이온 전도에 유리하다. 따라서 고용량 대형 전지 제조에 적합한 소재로 평가받는다.
하지만 황화물계 고체전해질은 대기 노출 시 수분과 쉽게 반응해 황화수소 가스를 발생하고 결국 이는 소재 자체의 열화에 따른 전지 성능 저하와 전지 제조 공정의 어려움으로 연결돼 상용화에 걸림돌로 작용해왔다.
KETI 차세대전지센터는 기존 고체전해질의 양이온과 음이온을 조절한 특정 조성을 설계함으로써 고이온 전도가 가능하며 대기 노출 시에도 황화수소 가스 발생량을 4분의 1수준으로 낮추는 기술을 개발했다. 이 기술은 대기 노출 후 이온전도도 유지율도 큰 폭으로 향상해 전고체전지 제조 공정의 어려움을 큰 폭으로 개선할 수 있다.
김영삼 KETI 김영삼 원장은 “본 기술은 산업통상자원부가 지원한 국책과제를 통해 씨아이에스는 고체전해질 양산화 공정 개발, KETI는 신규 소재 기술 개발에 정진해 만들어낸 성과”라며 “산·연 협력의 성공 모델로 평가받을 수 있다”고 말했다.
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