전자기기에 널리 쓰이는 리튬이온배터리는 물과 불에 취약하다. 최근 이 문제를 동시에 해결한 배터리가 개발됐다.

이상영 울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 교수팀은 불에 넣어도 끄덕없는 리튬이온 배터리 개발에 성공했다고 20일 밝혔다. 배터리 재료인 액체 전해질을 대체할 고체 소재가 핵심이다.

플렉시블 전고체 리튬이온배터리를 개발한 이상영 교수(오른쪽)와 김세희 연구원(왼쪽) - UNIST 제공

리튬이온 배터리는 외부 전자 기기에 전자를 주고 받으며 전기를 형성하는 양극과 음극, 그리고 두 전극 사이를 오가며 전자를 전달하는 리튬이온이 든 액체 전해질로 구성된다. 양극과 음극이 직접 닿으면 폭발이 일어나기 때문에 전극 사이에는 분리막이 있어 전극이 직접 닿는 것을 막아준다.

전해질이 액체기 때문에 현재 리튬이온 배터리는 외부에서 강한 충격을 받으면 분리막이 찢어지면서 폭발이 일어날 수 있다. 전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체를 사용하는 배터리다. 이 교수는 전지 재료를 잉크 형태로 프린트하는 기술을 도입, 원하는 형태로 전고체 배터리를 만드는 기술을 연구한다. 배터리를 얇게 만들어 유연성을 확보했기 때문에 반복적으로 구부리거나 일부를 가위로 잘라도 정상 작동한다.



이번 연구는 여기서 한 단계 더 나갔다. 전해질 재료를 바꿨다. 기존에 사용하던 전해질은 카보네이트 계열로 불이 붙으면 쉽게 타버렸다. 연구팀은 나이트릴 계열의 유기물질로 전해질을 바꿨다. 나이트릴 물질은 불이 잘 붙지 않는데다 온도가 80℃가 넘어도 전지화학적으로 안정적인 물질이다.



이 교수는 “이차전지 분야에서 가장 큰 관심사는 폭발에서 안전한 전고체전지”라며 “가위로 자르거나 불에 넣어도 타지 않고 정상적으로 작동하는 전지를 만드는데 성공했다”고 밝혔다.

이 연구는 ‘에너지 및 환경과학( EES , Energy & Environmental Science )’ 2월호 표지논문으로 선정됐다.



[오가희 기자 solea @ donga . com ]