"얇게 스티커처럼 붙여"…전고체전지 성능 높인다

[앵커]

차세대 전기차 배터리로 주목받는 '전고체전지'를 구현하려면 핵심 부품인 '고체전해질'을 20㎛(마이크로미터) 이하의 얇은 두께로 만들어야 합니다.

국내 연구팀이 고체전해질을 매우 얇으면서도 균일하게 제조해 스티커처럼 붙여서 사용할 수 있는 기술을 개발했습니다.

김은별 기자입니다.

[기자]

전고체전지는 화재 위험이 낮고 에너지 밀도를 높일 수 있어 전기차 등에 활용이 기대되는 차세대 배터리입니다.

하지만 얇고 균일하게 만드는 게 어렵다는 기술적 한계가 있었습니다.

국내 연구팀이 전고체전지의 핵심 부품인 '고체전해질'을 전극에 스티커처럼 붙이는 기술을 개발했습니다.

기존 방식은 '고체전해질'을 얇은 필름으로 만들거나 직접 바르는 식이었는데, 찢어지거나 두께가 들쭉날쭉해 효율이 떨어졌습니다.

연구팀은 고체전해질 가루를 섞은 반죽을 받침판 위에 얇게 펴서 발라 말린 뒤, 이 막을 스티커처럼 전극에 옮겨 붙이는 방식을 개발했습니다.

[추슬기 / 한국화학연구원 박사후연구원 : "(개발된 기술은) 별도의 기판 위에서 산화물계 슬러리를 코팅하고 이후에 건조 시켜 흑연 위로 전사를 하는 방식이기 때문에 더 얇고 균일하면서 전극구조의 변형이 없이 안전하다…."]

공정을 통해 연구팀은 기존 최대 120㎛만큼 두꺼웠던 고체전해질을 15㎛까지 줄이는 데 성공했습니다.

또 충전과 방전을 100회 거듭하는 실험에서 기존 전고체전지는 36.1%만 용량이 유지됐지만, 개발된 기술은 이를 83.6%까지 끌어올렸습니다.

연구팀은 이 기술을 필름을 연속으로 찍어 내는 '롤투롤' 공정과 결합해 전고체전지 제조 효율을 높이는 데 활용될 것으로 기대했습니다.

[강영구 / 한국화학연구원 책임연구원 : "쉽게 대량으로 전극 표면에 쉽게 코팅할 수 있는 방법, 전사 코팅 방법으로 할 수 있었다…. 실제로 대량 생산이나 산업계에 직접 적용할 수 있는 그런 가능성을 보여줄 수 있는…."]

이번 연구는 소재 분야 국제학술지 어드벤스드 펑셔널 머티리얼즈 (Advanced Functional Materials)에 게재됐습니다.

YTN 사이언스 김은별입니다.


YTN 사이언스 김은별 (kimeb0124@ytn.co.kr)