'겔 타입' 전해질로 폭발 없는 폰배터리 만든다

머니투데이

류준영 기자

기존의 액체전해질(왼쪽)과 KIST 구종민 박사팀이 개발한 이온전도 특성이 우수한 겔타입의 고체 전해질(오른쪽). /사진=KIST

최근 삼성 '갤럭시노트7', 애플 '아이폰7' 등의 배터리 발화 사태가 이어진 가운데 국내 연구진이 배터리 폭발 위험이 없는 '겔 타입'의 고체 전해질을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구단 구종민 박사팀은 이온성 액체와 리튬염 혼합물을 이용해 이온전도특성이 우수하면서 증발·누액·발화·폭발 문제가 없는 고체특성의 ‘이온성 액정 겔 전해질’을 제조했다고 15일 밝혔다. 이 연구는 이제승 경희대학교 교수팀, 미국 퍼시픽 노스웨스트 국립연구소 칼 T. 뮐러 교수팀과 공동 진행됐다.

전해질은 리튬이차전지, 축전기 등의 필수 구성성분이다. 현재 카보네이트계 액체전해질이 주로 사용되는데 액체전해질은 증발·누액·발화·폭발에 취약하다. 이는 리튬이차전지를 이용한 후방산업인 전기자동차 및 대용량 에너지저장시스템(ESS)등의 시장성장에 제약사항으로 작용하고 있다.

구 박사팀은 자기조립 특성으로 4.36나노미터 크기의 규칙적인 층상구조를 이루는 스멕틱 액정 특성과 고체 겔 특성을 동시에 지닌 전해질을 개발했다. 이는 액체 전해질의 문제점을 해결할 뿐만 아니라 이온 전달 특성도 액체 전해질보다 우수하다

구 박사는 "이온성 액정 겔 전해질은 별도의 화학 시약 첨가 없이도 물리적 고체 겔화가 가능하며, 기존 겔 전해질에 비해 전기화학적 특성·열적 안정성·이온전도특성·성형성·가공성이 우수하다"고 설명했다.

다만, 겔 타입 전해질은 액체 전해질에 비해 배터리 출력이 약하다는 단점이 따른다. 구종민 박사는 이 같은 문제점을 국내 중소·중견기업과 협업 연구로 개선해 3년내 상용화하겠다고 밝혔다.