포스텍, 차세대 배터리 딜레마 푸는 고분자 전해질 개발

국제 저널 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'에 게재

포항공과대학교(POSTECH) 박문정 화학과 교수 연구팀이 차세대 배터리의 상용화를 앞당길 수 있는 고체 고분자 전해질 신소재를 개발했다고 29일 밝혔다.

배터리의 핵심 요소 중 하나인 전해질은 이온이 양극과 음극 사이를 오가도록 돕는다.

기존 액체 전해질은 누출 및 화재 위험이 있어 고체 전해질이 대안으로 주목받아 왔지만, 기계적 강도와 이온 전도성 간의 균형이라는 기술적 한계가 있었다.

연구팀은 고분자 반복단위마다 정확히 두 개의 술폰산기를 배치한 신소재 ‘PSdi34S’를 개발, 이온이 균일하고 빠르게 이동할 수 있도록 분자 구조를 정밀 설계했다.

여기에 이온성 액체를 더해 고체 상태에서도 액체처럼 빠른 이온 이동이 가능한 ‘초이온 전도성’ 특성을 구현했다.

이 소재는 리튬-황 배터리에 적용한 결과, 높은 안정성과 뛰어난 성능을 동시에 입증해 전기차 및 에너지 저장장치 등의 실용화 가능성을 크게 높였다는 평가다.

박문정 교수는 “이번 연구는 차세대 에너지 저장 소재 설계에 새로운 방향을 제시한 성과”라고 말했다.

한편 이번 연구는 최근 재료과학 국제 저널인 ‘어드밴스드 평셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials))에 게재됐다.

▲고분자 소재 모식도ⓒ포스텍 제공