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신소재공학부 전상은 교수팀, 불타지 않는 안전한 배터리를 위한 고분자 고체전해질 개발

  • 2024-01-16 13:13
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경북대 신소재공학부 전상은 교수와 지도학생 김은희 석사과정생은 DGIST 김재현 박사팀과 함께 고분자 물질에 유기 이온성 플라스틱 결정을 첨가하여 불에 타지 않는 고분자 기반의 고체 전해질을 개발하였다.

현재 리튬이온 배터리는 전기차의 보급과 환경 보호 및 에너지 소비 감소 효과로 관심이 급격하게 증가하고 있다. 하지만, 유기 용액을 전해질로 사용함으로써 가연성과 발화성으로 인해 폭발의 위험성이 상존한다. 따라서, 고온에서도 불이 붙지 않는 배터리를 만들기 위해서 유기 전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 배터리를 제조하기 위한 연구가 진행중이다. 고체 고분자 소재는 유연함과 쉬운 제조 조건으로 고체 전해질 소재 중에서도 활발하게 연구되곤 한다. 하지만, 폴리머 고체 전해질의 낮은 이온전도도 및 안정성으로 배터리 성능의 하락은 극복해야 할 과제로 남아있다.

전상은 교수팀은 기존 고분자 고체 전해질의 문제점인 낮은 이온 전도도, 작동 전압, 난연성을 향상시키기 위하여 유기 이온성 플라스틱 결정을 폴리머 고체에 첨가하였다. 개발된 고분자 고체 전해질은 기존의 이온전도도와 작동 전압을 크게 향상시켜 높은 저장용량을 확보하였고, 성능 향상의 과학적인 원리를 제시하고 입증하였다. 특히 첨가 소재의 양을 최적화하여 충방전 수명 및 안정성이 우수한 소재를 개발하여, 실제 고분자 고체 전지의 상용화 가능성을 더욱 높였다.

전상은 교수는 “고체 전해질의 성능을 증가시킬 수 있는 유기 이온성 플라스틱 소재를 발견하고 이를 활용함으로써, 미래전기차용 에너지원으로서 붙이 붙지 않는 전고체배터리를 구현할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

경북대 전상은 교수의 석사과정생 김은희 연구원이 제 1저자로 참여한 이번 결과는 JCR Impact factor 27.8의 학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 11월 2일자에 발표됐다.

<(왼쪽) 신소재공학부 전상은 교수, (오른쪽) 김은희 석사과정생>