DGIST, 기존 전지 음극을 개선한 새로운 초박막 음극 개발

미래 전기차 주행거리 향상에 활용 기대돼

DGIST 에너지공학전공 이용민, 이홍경 교수, 한밭대학교 화학생명공학과 유명현 교수 공동 연구팀이 초박막 리튬 금속 음극 제조 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

이번에 개발한 음극 제조 기술은 기존 음극보다 사용수명을 늘릴 수 있어, 향후 이차전지 개발에 긍정적인 영향을 줄 것으로 보인다.

▲ DGIST 에너지공학전공 이용민(왼쪽), 이홍경(오른쪽) 교수, 진다희 (중앙)박사과정ⓒ DGIST

리튬 금속으로 제작된 전극은 전지의 에너지 밀도를 높이는데 적합한 음극재로 관심을 받아왔으나, 충·방전 과정 중 지속적인 리튬 덴드라이트(Lithium Dendrite) 형성돼 성능 저하와 내부 단락에 의한 전지 발화 등이 발생하는 단점으로 사용에 한계가 있어왔다.

공동 연구팀은 음극 제작을 위해 계면보호 첨가제인 ‘리튬 질산염’을 리튬 금속 분말과 혼합하고, 용액 상 반응을 통해 음극 표면이 균일하게 형성되도록 유도했다.

거푸집 구조에 담지된 리튬 질산염은 서서히 전해질로 방출돼 전지를 장기간 사용하더라도 지속적으로 계면이 보호되도록 설계해 기존 대비 약 50배가량 수명특성을 검증했다.

DGIST 에너지공학전공 이용민 교수는 “이번에 개발한 기술은 초박막·광폭 리튬 금속 전극 제조 및 성능 확보가 가능한 원천 기술로, 다양한 전지 및 전해액 시스템에서도 적용할 수 있을 것”이라며 “리튬 금속이 적용되는 다양한 차세대 이차전지에 적용될 수 있도록 더욱 발전시키고자 한다”고 밝혔다.