KAIST, 이차전지 수명 연장 세계 최고 기술 개발

[아이뉴스24 이광열 기자] 정부가 국내 생태계 조성을 위해 차세대 이차전지 R&D 투자확대와 이차전지 산업의 경쟁력 강화 방안을 연내 마련할 계획인 가운데 전기차 이차전지 수명을 확대하는 세계 최고 기술이 국내에서 개발됐다.

KAIST는 생명화학공학과 최남순 교수 연구팀이 넓은 온도 범위에서 리튬금속 전지의 높은 효율과 에너지를 유지하는 세계 최고 수준의 전해액 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

연구팀은 기존에 보고된 전해액 내 리튬 이온의 이동이 제한적이고 구동할 수 있는 온도 범위의 한계가 있는 전해액들과는 달리, 넓은 온도 범위(-20~60도)에서 안정적으로 작용할 수 있는 용매 조성기술과 전극계면 보호기술을 적용해 기존 연구 결과보다 현저하게 향상된 가역 효율(영하 20도 300회 99.9%, 상온 200회 99.9%, 고온 45도 100회 99.8%)을 달성했다.

이번 논문의 공동 제1 저자인 KAIST 생명화학공학과 김세훈 박사과정은 "새로운 솔베이션 구조에 의한 리튬 이온의 이동도 향상과 구동 온도 범위의 확장 그리고 전해액 첨가제에 의한 안정적인 전극-전해질 계면 형성의 시너지 효과에 의해 기존에 보고된 리튬금속 전지용 전해액 기술 개발의 한계를 뛰어넘는 기술을 개발하게 됐다ˮ고 말했다.

최남순 교수는 "개발된 전해액 기술은 기존에 보고된 전해액들과는 달리 리튬이온을 끌어당기는 힘이 다른 두 개의 용매를 사용해 리튬이온이 잘 이동하게 하고 전극 표면에서도 원하지 않는 부반응을 감소시키는 새로운 솔베이션 구조를 형성해 리튬금속 전지 구동 온도 범위를 넓힌 획기적인 시도다ˮ면서 "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 제시했다ˮ고 강조했다.

한편 이번 연구는 국제 학술지 `에너지 & 인바이론멘탈 사이언스 (Energy & Environmental Science)'에 지난 9월 13일자로 온라인 공개됐다.

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