국내 연구진이 리튬이온 이차전지에 반도체 기술을 적용해 폭발 위험을 획기적으로 줄이는 데 성공했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 에너지저장연구단 이중기 박사 연구팀이 리튬금속 전극 표면에 반도체 박막을 혈성해 배터리 화재 원인인 덴드라이트 형성을 원천 차단했다고 27일 밝혔다.
배터리 충전 시 리튬이온이 음극으로 이동해 표면에서 리튬금속으로 저장되는 과정을 덴드라이트라 부르는데 전극 부피를 팽창시키고 전극과 전해질 사이 반응을 일으켜 화재를 유발하는 원인이 된다.
연구팀은 전도성 높은 반도체 소재인 풀러렌을 플라즈마에 노출시켜 리튬 금속전극과 전해질 사이에 반도체 박막을 만들었다. 전자는 통과시키고 리튬이온은 통과시키지 못하게 하는 게 핵심이다.
개발한 반도체 박막을 갖는 전극은 지륨 덴드라이트 성장 없이 1200 사이클 동안 안정적이었다. 또 500 사이클 후에 용량의 약 81% 유지됐다.
이중기 박사는 “이번 연구에서 개발된 고안전성 리튬금속전극 개발 기술은 기존의 리튬금속에서 발생하는 금속 덴드라이트 발생을 억제하면서 화재의 위험이 없는 안전한 차세대 이차전지 개발을 위한 차세대 융합형 원천기술로써 주목받을 것으로 기대된다”고 설명했다.
연구팀은 이번에 반도체 박막을 형성하기 위해 사용한 고가의 풀러렌이 아닌 다른 저렴한 소재를 통해 본 기술을 적용하려는 연구를 진행할 예정이다.
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