성능·안전 동시에 잡은 전고체 배터리 핵심 소재 개발 작성일 04-15 41 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="GYUNtzwahx"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="aafab2120a99667ff9749ea39fe1f52eeecd6a79ddceb78f21b3f37bae2c9f01" dmcf-pid="HGujFqrNCQ" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="개발된 전해질을 적용한 전고체 가압셀. 한국생산기술연구원" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/15/fnnewsi/20260415105224000wnzr.png" data-org-width="800" dmcf-mid="YZqkpKOcyM" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/15/fnnewsi/20260415105224000wnzr.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 개발된 전해질을 적용한 전고체 가압셀. 한국생산기술연구원 </figcaption> </figure> <div contents-hash="74293775b883ad9742fd506ed2dd9f55c06cb0c8f5183f8d1cc6589717125229" dmcf-pid="XH7A3BmjWP" dmcf-ptype="general"> [파이낸셜뉴스] 한국생산기술연구원이 전고체 배터리용 황화물계 고체전해질의 성능과 안정성을 높인 소재를 개발했다고 15일 밝혔다. </div> <p contents-hash="c560746bcd03c29b364d5565000b5fcfca50f92edf3947b999277d5879f15d33" dmcf-pid="ZXzc0bsAv6" dmcf-ptype="general">생기원 저탄소에너지그룹 김태효 수석연구원 연구팀은 황화물계 고체전해질 소재에 세 가지 원소를 조합해 리튬이온 이동성을 높이고, 공기 중 수분 노출 시 발생하는 유독성 황화수소(H₂S)를 줄이는 데 성공했다. </p> <p contents-hash="9dbeca7479b74f764e08084d4e6494169e2b35d026daff61233ff10e2e374d5d" dmcf-pid="5ZqkpKOcW8" dmcf-ptype="general">고체전해질은 전고체 배터리 안에서 양극과 음극 사이로 리튬이온이 이동하는 통로 역할을 하는 소재로, 이 중 이온전도도가 높은 황화물계가 유력한 후보 소재로 꼽힌다. 연구팀은 황화물계 고체전해질 중 육리튬 인 오황화 아이오다이드(Li₆PS₅I)에 주목했다. Li₆PS₅I는 제조 원가가 낮고, 리튬 금속과 맞닿았을 때 아이오딘화 리튬(LiI) 나노 보호층을 형성해 셀 안정성을 높이는 장점이 있다. 다만 황화물계 고체전해질 가운데 상대적으로 이온전도도가 낮고 습기에 취약해 공기 중 수분에 노출될 경우 유독성 황화수소가 발생하는 단점이 있다. </p> <p contents-hash="b92141c61ac7f0fceff6b90a5c16b2b99fa3ce0cbb400b0a231464d8f9207810" dmcf-pid="15BEU9Ikl4" dmcf-ptype="general">연구팀은 Li₆PS₅I에 역할이 다른 세 가지 원소, 즉 염소, 안티몬, 산소를 함께 넣는 방식으로 이 문제를 해결했다. </p> <p contents-hash="54e62c27b85a348bd2d6af740758ef7212295742172028f1479632587107b685" dmcf-pid="t1bDu2CEhf" dmcf-ptype="general">염소(Cl)는 소재 내부의 원자 배열을 바꿔 리튬이온 이동을 더 쉽게 하고, 안티몬(Sb)과 산소(O)는 수분에 더 강한 결합 구조를 만들어 소재 분해와 황화수소 발생을 줄이는 역할을 한다. 연구팀은 세 원소의 비율을 단계적으로 조절하며 다양한 조성을 비교.검증한 끝에 이온전도도와 구조 안정성의 균형이 최적인 조성을 도출했다. 실험 결과 개발된 소재의 이온전도도는 1.158 밀리지멘스퍼 센티미터(mS/cm)로, 기존 대비 약 77배 높아졌다. 상대습도 30% 환경에서 황화수소 발생량도 40% 줄어 수분 저항성도 개선된 것을 확인했다. </p> <p contents-hash="b1f5c145838d8e9fd592f569b35fd044936401862c5a4a40ee791ece9ef241eb" dmcf-pid="FomBkI4qTV" dmcf-ptype="general">더 높은 상대습도 50% 환경에서는 24시간 노출 시 기존 소재가 진흙처럼 변질된 반면, 개발 소재는 고체 상태를 유지하는 것으로 나타났다. </p> <p contents-hash="76793e2e9b9ba6f3a15dd13a3e370926a7eff13830b8cbe6fca9c08a19644df9" dmcf-pid="3gsbEC8Bh2" dmcf-ptype="general">리튬 금속과의 안정성도 개선됐다. 배터리 내부 합선 직전까지 버티는 한계 전류 값이 기존 대비 86% 높아졌으며, 리튬 금속과 맞닿은 상태에서 2,000시간 이상 안정적으로 작동하는 것이 확인됐다. </p> <p contents-hash="057d576b68cf91e720a74f174c36a5cdf2c9036a81dc8a6bcf91b7c95538545a" dmcf-pid="0aOKDh6bC9" dmcf-ptype="general">연구팀은 특히 소재 설계에 그치지 않고, 압력 셀을 조립해 사이클 성능까지 확인함으로써 소재 개발부터 전지 실증까지 전 과정에 걸쳐 기술 완성도를 높였다. 개발된 고체전해질을 적용한 결과 전고체 전지의 초기 방전용량은 158.4 밀리암페어시 퍼 그램(mAh/g)으로, 기존 Li₆PS₅I 기반 전지(134.5 mAh/g)보다 18% 향상된 것으로 나타났다. 충·방전 100회 반복 내구성 시험에서도 안정적으로 작동하는 것을 확인했다. </p> <p contents-hash="4f4f508bfef14864c00930e636daf5693edecdde8d9a516f4dd223aadfe841b0" dmcf-pid="pNI9wlPKyK" dmcf-ptype="general">이번 연구 성과는 화학공학 분야 국제학술지 케미칼 엔지니어링 저널 (Chemical Engineering Journal)에 게재됐다.</p> <p contents-hash="95b48e5d7bd9e0866f8ca1b849162baa5c22c2924fed969c86f85d07261ac275" dmcf-pid="UjC2rSQ9Tb" dmcf-ptype="general">jiany@fnnews.com 연지안 기자</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 파이낸셜뉴스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 글로벌스타 품은 아마존, 스타링크·원웹과 저궤도 위성 3강 체제 굳힌다 04-15 다음 AI 네이티브 기업이 되기 위한 3단계 로드맵 04-15 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
