저장 용량 높고, 구부릴 수 있어 웨어러블 디바이스에 적용 가능
(내외방송=정지원 기자) 우리 실생활에서 가장 많이 사용하는 리튬배터리의 화재·폭발 위험을 줄였을 뿐만 아니라 유연성을 더해 웨어러블 디바이스에도 적용할 수 있는 배터리가 개발됐다.
DGIST(대구경북과학기술원)는 "김재현 에너지융합연구부 박사 연구팀이 전상은 경북대학교 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 고체 전해질(물 등에 녹아 이온을 형성하고, 전기가 통하는 물질)을 사용한 새로운 리튬메탈배터리를 개발했다"고 22일 밝혔다.
리튬배터리는 액체 전해질로 만드는데, 액체 전해질이 외부 충격이나 변형으로 분리막이 손상되면 폭발하거나 화재가 발생할 위험이 크다. 또, 충·방전을 지속해서 할 경우 리튬이 나뭇가지 모양으로 성장하는 '덴드라이트' 현상이 발생해 폭발이나 화재를 일으킬 수 있다.
연구팀은 고체가소제(유연성과 탄성을 높이는 물질)를 고체 고분자 전해질에 첨가해 안전한 '전고체(전해질이 고체로 된 배터리) 리튬메탈배터리'를 제작했다.
고체가소제로 BMI-Br을 사용해 리튬염 클러스터(분자 집합체)를 감소시키고, 이온전도도와 전기화학적 안전성을 향상해 화재를 제어하는 난연 특성을 갖췄다.
연구팀이 개발한 복합 고체 전해질은 에너지 저장 용량을 높게 유지하면서도 구부러질 수 있어 폭발이나 화재 염려가 없는 웨어러블 디바이스 전원용 배터리에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
김 박사는 "안전성을 높이고 용량 유지율을 향상한 고체 전해질을 개발함으로써 리튬메탈배터리 성능을 크게 높였다"고 말했다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 '어드밴스트 에너지 머터리얼즈(Advanced energy materials)'에 최근 표지논문으로 게재됐다(논문명: Functionality of 1-butyl-2, 3-dimethylimidazolium bromide(BMI-Br) as a solid plasticizer in PEO-based polymer electrolyte for highly reliable lithium metal batteries).
