포스텍 박수진 교수 연구팀은 한국과학기술원(KAIST) 및 서울대와 공동으로 리튬이온배터리의 내구성과 고전압 구동을 동시에 향상시킬 수 있는 혁신적인 기술을 개발하였습니다.

이 연구에서는 물을 기반으로 한 전해질을 사용하여 화재 위험성을 크게 감소시키면서도 배터리 성능을 극대화하는 방법을 제시하였습니다. 특히, 아세트아미드를 사용한 삼원계 공융 전해질을 개발하여 물 분자의 화학적 안정성을 높이고, 이를 통해 전해질의 전기화학적 창을 넓혔습니다. 이 과정에서 물 분자를 리튬 이온의 주변에 안정적으로 가두어 자유 물 분자의 양을 줄이는 동시에 수소 결합 네트워크를 효과적으로 제어하였습니다.

연구팀은 이 새로운 전해질을 이용하여 리튬 이온 배터리의 전압 창을 기존의 1.23V에서 3.1V 이상으로 대폭 확장할 수 있었으며, 이를 통해 배터리의 수명과 성능이 크게 향상되었습니다.

추가적으로, 연구팀은 수소 발생 반응을 유도하여 리튬 플루오라이드 기반의 고체 전해질 계면을 형성하였고, 이 계면은 전자의 이동을 효과적으로 억제하여 물 분해를 방지하며, 장기적으로 배터리의 안정성을 크게 향상시켰습니다.

이번 연구는 특히 전기차 및 에너지 저장 시스템에서 요구되는 높은 안전성과 성능을 갖춘 배터리 기술 개발에 중요한 기여를 하였습니다. 박수진 교수는 이 기술이 친환경적이며 안전한 리튬이온 배터리 기술의 발전을 앞당길 중요한 발판이 될 것이라 강조하며, 불에 타지 않는 안전한 전해질을 적용한 수계 리튬이온 배터리가 미래 배터리 기술의 새로운 표준이 될 수 있을 것으로 전망하였습니다.

이러한 연구는 또한 배터리 기술의 상용화를 가속화하고, 에너지 저장 분야에서의 새로운 솔루션을 제공할 것으로 기대됩니다.

[발췌: 전자신문]