KAIST, 전해질 첨가제로 장수명 배터리 기술 개발

[이데일리 강민구 기자] 한국과학기술원(KAIST)이 현대자동차의 지원을 받아 한번 충전에 500km 이상 운행할 수 있는 전기자동차를 실현하는데 필요한 기술을 개발했다.

최남순 KAIST 생명화학공학과 교수.(사진=KAIST)

KAIST는 최남순 생명화학공학과 교수 연구팀이 리튬이온 이차전지의 상온·고온 수명 횟수를 늘린 전해질 첨가제 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

기존 전해질 첨가제 연구는 주로 흑연 음극을 보호하기 위해 설계돼 높은 이온전도도를 가졌다. 전해질 부반응도 억제되고 수지상 리튬이 성장하지 않게 하도록 낮은 전자전도도를 갖는 계면층을 형성시켰다.

연구팀이 개발한 전해질 첨가제는 흑연 음극을 보호하고, 리튬인산철 양극을 보호한다. 양극 표면에서 전자전도도와 이온전도도의 균형도 맞출 수 있다.

일반적인 실험실 수준이 아닌 기업에서 요구하는 수준의 높은 합재 밀도를 가진 흑연 음극과 리튬인산철 양극을 사용해 배터리의 상온·고온 장수명을 실현하고, 적은 비용으로 효율을 낼 수 있는 리튬인산철용 전해질 첨가제 설계 방향성도 제시했다.

연구팀은 앞으로 양산 수준의 전극 로딩 조건에서 온도 내구성이 뛰어난 전극 계면층을 형성하는 전해질 첨가제 기술로 개발해 전기차 배터리에 활용할 수 있을 것으로 내다봤다.

최남순 교수는 “리튬인산철 양극을 보호하는 전해질 첨가제 기술”이라며 “이온전도와 함께 전자전달이 가능한 양극 계면층을 형성하는 것이 전해질의 상한한계전압보다 낮은 충전전압조건을 가진 배터리 성능을 확보할 수 있다”라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스트 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 지난 9일자 온라인으로 게재됐다.