전자통신硏, 리튬전지 폭발 막는 고체 전해질 개발… “5년 내 상용화”

스마트폰이나 노트북 등에 자주 사용되는 리튬(Li) 2차전지의 화재와 폭발을 근본적으로 방지할 수 있는 고체 전해질을 국내 연구진이 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 6일 전력제어연구실 이영기, 신동옥 박사와 서울대 강기석 교수 연구팀이 세라믹 종류의 산화물계(LLZO) 고체 전해질을 개발해 리튬 2차전지의 화재 및 폭발 위험 문제를 해결했다고 밝혔다. 연구팀의 연구 결과는 국제학술지인 ‘사이언티픽 리포트’(Scientific Reports, 12월 15일자)에 게재됐다.

리튬 2차전지는 전지 내 전해질로, 가연성 액체를 사용해 외부 충격을 받거나 과열될 경우 화재나 폭발 위험이 있다. 이 때문에 액체 전해질을 고체로 바꿔 안정성을 높이려는 노력이 계속됐다. 연구팀은 세라믹계 산화물인 리튬, 란타늄, 지르코늄, 산소의 구조 안에 알루미늄과 탄탈럼을 소량 첨가하는 ‘다중원소 도핑 기술’을 적용해 이온전도도를 높이는 데 성공했다. 연구팀이 개발한 고체 전해질의 이온전도도가 액체 전해질에 비해 70%지만 외부 충격에 의한 누액이나 폭발 위험이 없어 안정성이 필요한 전기자동차 배터리나 발전소, 군용 대용량 에너지 저장 시스템, 인체와 맞닿는 웨어러블 기기 배터리에 쓰일 수 있을 것으로 전망했다.

연구팀은 고체 전해질로 직접 작동하는 리튬이온전지를 만들고 이온전도도를 더욱 높여 5년 내 상용화를 추진한다는 생각이다. 신 박사는 “차세대 리튬 2차전지의 핵심 소재인 고체 전해질 기술을 확보했다는 데 의미가 있다”고 말했다.

이제훈 기자 parti98@seoul.co.kr