KIST, 고이온전도성 고체 전해질 개발

[충청뉴스 이성현 기자] 한국과학기술연구원(KIST)은 에저니저장연구센터 류승호 박사 연구팀이 황화물계 고체 전해질 소재 및 합성공정을 최적화해 액체 전해질 이온전도도에 상응하는 고이온 전돋성 고체 전해질을 개발했다고 19일 밝혔다.

연구팀은 고이온전도성 황화물계 고체 전해질 중 하나인 아지로다이트 (Argyrodite) 고체 전해질 소재 내부에 안티모니(Sb)와 게르마늄(Ge)를 도입하고 추가 리튬(Li)을 삽입하여 16.1mS/cm의 고이온전도성 고체 전해질을 개발했다.

이는 10mS/cm급의 이온 전도도를 가지는 상용 액체 전해질에 상응하는 수준으로 기존에 개발된 아지로다이트 황화물계 고체 전해질의 최고 수준 이온전도도인 14.8mS/cm을 넘어선다.

연구팀은 개발된 고체 전해질을 상용 양극에 적용해 액체 전해질을 이용한 경우와 유사한 초기 용량을 얻었으며, 추후 전지 제조 공정의 최적화를 통한 고에너지, 장수명 리튬전고체전지 개발에 대한 기대감을 높였다.

또 기존의 황화물계 고체 전해질의 경우 대기 노출시 수분과 반응하여 유독한 황화수소 가스를 발생하는 문제가 있지만, 본 연구에서는 안티모니를 도입하여 수분과의 반응성을 줄여 황화수소 가스 발생을 70% 이상 저감하는 결과를 얻기도 했다.

류승호 박사는 “개발된 고체 전해질은 액체 전해질에 상응하는 고이온 전도도를 보이며, 기존의 황화물계 고체 전해질의 대기 안정성을 크게 개선해 폭발 위험성 없는 고안전성 리튬전고체전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.