한국과학기술원(KAIST) 김범준 교수팀과 미국 조지아공대 이승우 교수팀이 엘라스토머 고분자 전해질을 개발해 주행거리를 800㎞까지 늘릴 수 있는 세계 최고 성능의 전고체배터리를 제작했다.
휘발성이 높은 액체전해질을 사용하지 않고 탄성이 있는 화합물 엘라스토머를 기반으로 만들어 화재나 안전사고 위험성도 적다.
연구팀은 고무처럼 신축성이 탁월한 엘라스토머 내부에 리튬 이온전도도가 매우 높은 플라스틱 결정 물질을 3차원적으로 연결한 고체전해질을 개발했다.
기존의 폴리에틸렌옥사이드 기반의 고분자 전해질에 비해 이온전도도가 100배 정도 향상됐다. 배터리 충·방전 시 안정성에 가장 큰 문제가 되는 리튬 덴드라이트의 성장도 억제해 안정성까지 확보했다.
실험 결과 4.5V 이상의 고전압에서도 안정적으로 작동했으며 410Wh/kg 이상의 세계 최고의 에너지밀도를 보였다.
한번 충전 시 최고 500㎞의 주행거리를 300㎞를 더 늘릴 수 있다.
엘라스토머 기반 고체전해질로 만든 전고체배터리/KAIST 제공
연구팀이 개발한 엘라스토머 전해질은 기존 고분자계 고체전해질의 한계를 해결한 획기적인 연구라는 평가를 받고 있다.
기존과는 완전히 다른 새로운 종류의 고체전해질을 개발해 소재 원천 기술을 확보했다.
또 제조 공정도 매우 간단해, 전고체배터리 전해질의 게임체인저가 될 것으로 기대되고 있다.
이번 연구는 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’에 13일 발표됐다.
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