석출형 음극 기반 전고체전지의 값비싼 소재였던 은(Ag)을 대체하면서도 성능과 수명을 향상 시킨 소재 기술이 개발돼 향후 전고체 전지 상용화에 기여할 것으로 기대된다.


한국전자기술연구원(KETI, 원장 신희동)은 LG에너지솔루션과의 협력을 통해 전고체전지에 적용할 수 있는 불화마그네슘 기반의 신규 석출형 음극 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 이 연구 성과는 재료화학 분야 국제 학술지 표지 논문으로 선정됐다.

전고체전지는 황화물계 고체전해질을 도입한 차세대전지로, 안전성과 에너지밀도에서 기존 리튬이온전지를 뛰어넘는 게임체인저로 주목받고 있다. 국제적으로 상용화를 위한 기술 확보 경쟁이 치열해지고 있다.

은과 탄소를 활용한 기존 석출형 음극 기반 전고체전지는 우수한 수명과 특성을 가지지만, 은의 높은 비용과 제조 공정의 복잡성으로 인해 대량생산에 어려움이 있었다. 마그네슘은 은을 대체할 수 있는 물질로, 리튬 금속과 고용체를 형성할 수 있다.

KETI 차세대전지연구센터는 마그네슘을 불화물 형태로 안정화해 탄소 입자 표면에 합성해 석출형 음극재로 제조하는 데 성공했다. 연구진은 균일하게 분포된 마그네슘 불화물이 전지 작동 중에 마그네슘 합금을 구성해 음극에서 리튬 이온의 이동을 돕는 것을 확인했다.

정윤채 박사팀은 “마그네슘 불화물을 도입하여 전지 특성을 개선해 새로운 전고체전지 시스템의 가능성을 확인했다”며 “향후 전고체전지 신규 소재 및 공정 개발에 노력하겠다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 에너지 분야의 세계적인 학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈 최신호에 게재되고, 전면 표지 논문으로 선정되는 성과를 이루었다.

유지상 센터장은 “KETI는 전고체전지 소재, 전극 요소 기술뿐만 아니라 전지 제조 기술까지 폭넓은 연구를 진행하고 있다”며 “국내 핵심 연구기관으로서 전고체전지 상용화 연구에 주력하겠다”고 말했다.

해당 기술은 LG에너지솔루션의 지원과 한국산업기술기획평가원의 산업기술 알키미스트 프로젝트를 통해 개발됐다.