[한국기술뉴스]

울산대학교 화학과 류광선 교수 연구팀은 황화물계 고체 전해질을 이용한 전고체 전지를 개발했다.울산대학교 산학협력단을 통해 2021년 4월 21일 특허를 출원(출원번호 제1020210051447호)했다. 특허 명칭은 '황화물계 고체 전해질, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 전고체 전지’이다. 산학협력단은 특허가 산업에서 활용될 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

각종 전자 기기와 전기 자동차에 사용되는 리튬 이온 배터리는 일반적으로 액체 전해질을 사용해 에너지 밀도가 높지만 단락이 발생하면 내부 온도 상승 및 폭발 위험이 있어 이를 방지하기 위한 작업이 추가로 필요합니다. 고체 전해질은 고온에서도 우수한 열 안정성을 갖고 배터리 제조의 경제성을 높일 수 있어 고체 전해질에 관한 많은 연구가 진행되고 있습니다. 최근 황화물계 고체 전해질이 리튬과의 호환성이 좋고 높은 안정성을 갖는다는 것이 밝혀져 많은 관심을 받았지만 이온 전도도가 부족하고 습기와 부반응에 의한 안정성 저하 문제로 상용화되지 못했습니다.

울산대학교 연구팀은 황화물계 고체 전해질에 주석을 도핑해 높은 이온 전도도와 안정성을 갖는 고체 전해질을 발명했습니다.

황화 리튬, 오황화인, 아이오딘화 리튬, 브로민화 리튬, 황화주석 그리고 황을 비율에 맞춰 사발에 넣은 뒤 분쇄합니다. 분쇄된 생성물을 지르코니아 볼을 추가하고 볼밀 기계를 이용해 밀링합니다. 밀링 공정이 끝난 생성물을 15분 동안 추가 분쇄하고 가열 및 열처리하여 고체 전해질을 제조합니다. 고체 전해질에 금속을 도핑함으로써 높은 이온 전도성을 가지면서도 기계적 안정성 및 전기 화학적 안정성이 높은 고체 전해질을 제조할 수 있습니다.

본 기술을 활용하면 액체 전해질의 과열 및 폭발에 의한 사고를 방지하고 낮은 제조 비용으로 고체 전해질을 제조할 수 있습니다. 또한 금속 도핑을 통해 높은 이온 전도도를 가져 고체 전해질을 이용한 리튬 이온 배터리를 제조할 수 있습니다.

기존에 발명된 고체 전해질의 리튬 음극과의 부반응에 의한 안정성 저하 문제를 개선함으로써 경제적인 가격에 안전하고 성능이 향상된 배터리를 생산하는데 기여할 것으로 기대됩니다.