ETRI, 고체 전해질 없는 이차전지 양극 개발

[테크월드뉴스=서유덕 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)은 고체 전해질 없이 활물질로 이황화티타늄(TiS2)만을 사용해 양극을 구성하는 새로운 전극 구조를 개발했다고 14일 밝혔다.

전고체 이차전지는 배터리에서 이온을 전달하는 전해질로 고체를 적용한 차세대 전지다. 고체 전해질은 가연성이 있는 액체 전해질보다 화재로부터 안전하고, 바이폴라형 이차전지를 만들 수 있어 에너지 밀도 향상에도 유리하다는 이점을 갖는다. 하지만 고체 전해질 구성비가 늘어나면 상대적으로 활물질이 적게 들어가 에너지 밀도를 늘리는 데 한계가 있었다.

이에 ETRI는 고체 전해질 없이 이황화티타늄(TiS2)에 압력을 줘서 입자 간 빈틈이 없게 만든 활물질과 바인더로만 양극을 구성하는 전지 구조를 제안했고, 대구경북과학기술원(DGIST) 공동연구팀의 도움을 받아 리튬이온이 직접 이황화티타늄 입자들을 통해 확산하는 것을 확인했다.

이로써 고체 전해질을 사용하지 않은 만큼 활물질 함량을 늘리는 것이 가능하다. 또한, 용매와 바인더 선택이 자유롭고 기존 리튬이온전지의 극판 제조공정을 그대로 활용할 수 있다. 이는 고체 전해질을 사용했을 때보다 에너지밀도를 1.3배 이상 높이고 생산 단가를 낮춘다.

본 과제 총괄 책임자인 이영기 ETRI 지능형센서연구실 책임연구원은 “음극과 양극 모두에서 활물질만으로 이온을 확산할 수 있다는 것을 최초로 확인했다”며 “본 기술을 근간으로 에너지밀도를 더욱 향상할 핵심 원천 기술을 확보하겠다”고 밝혔다.