KAIST 연구진이 리튬인산철 양극의 낮은 전자전도도를 개선한 전해질 첨가제를 개발해 화제다.

KAIST는 저비용 리튬인산철 양극과 흑연 음극으로 구성된 리튬이온 이차전지의 상온과 고온 수명 횟수를 늘린 전해질 첨가제 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

1회 충전에 500㎞ 이상 운행할 수 있는 전기자동차를 실현하기 위해서는 고에너지밀도 전지가 필수적이다.

팩 단위에서 고에너지 밀도가 확보 가능하다는 장점이 있는 리튬인산철 양극은 낮은 전자전도도를 가져 계면층을 형성하기 어렵다는 단점이 있다.

기존 연구는 주로 흑연 음극을 보호하기 위해 설계돼 높은 이온전도도를 가짐과 동시에 전해질 부반응이 억제되고 수지상 리튬(Li dendrite)이 성장하지 않게 하도록 낮은 전자전도도를 갖는 계면층을 형성시켰다.

이와 다르게 연구팀의 첨가제는 흑연 음극을 보호함과 동시에 삼성분계 양극과는 달리 발열 특성이 낮아 셀 투 팩(Cell To Pack) 기술도입도 가능하다.

리튬인산철 양극을 보호하며 양극 표면에서 전자전도도와 이온전도도의 균형을 맞추는 데 성공했다.

이는 배터리 충·방전 횟수 증가에 따른 급격한 용량 감소 문제를 해결할 수 있는 새로운 기술이다.

기술은 기업에서 요구하는 수준의 합재 밀도를 가진 흑연 음극과 리튬인산철 양극을 사용해 배터리의 상온과 고온 장수명을 실현했다는 점과 저비용으로 극대화된 효율을 낼 수 있는 첨가제 디자인의 방향성을 제시했다는 점에서 그 의미가 크다.

최남순 교수는 "이온전도와 전자전달이 가능한 양극 계면층을 형성하는 것이 전해질의 상한한계전압보다 낮은 충전전압조건을 가진 배터리 성능을 확보하는 핵심기술"이라며 "양산 수준의 전극 로딩 조건에서 상온에서부터 고온에 이르기까지 온도 내구성이 뛰어난 전극 계면층을 형성하는 전해질 첨가제 기술로 전기차 배터리 등에 활용이 기대된다"고 말했다.