[디지털머니=이성주 기자] 내연기관 자동차 시대가 저물면서 친환경차 전환이 가속도를 내고 있는 가운데 전기차 안전성을 한층 키울 수 있는 기술이 개발됐다. 국내 연구진이 전기차 배터리로 많이 쓰이는 리튬이온 전지의 폭발 위험을 획기적으로 줄이는 기술 개발에 성공한 것이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 에너지저장연구단 이중기 박사 연구팀이 리튬금속 전극 표면에 반도체 박막을 형성해 배터리 화재 원인 덴드라이트 형성을 원천 차단했다고 27일 밝혔다.

리튬이온 2차전지 화재는 소재 표면에 생기는 덴드라이트가 가장 큰 원인이다. 덴드라이트는 배터리 충전시 리튬이온이 음극으로 이동해 표면에서 리튬금속으로 저장되는 과정에서 발생한다. 전극의 부피를 팽창시키고 전극과 전해질 사이 반응을 유발해 화재를 일으키고 전지 성능을 저하시킨다.

발표에 따르면 연구팀은 전도성이 높은 반도체 소재인 풀러렌(C60)을 플라즈마에 노출시켜 리튬금속전극과 전해질 사이에 반도체 박막을 만들어 덴드라이트가 형성되지 않게 했다.

개발된 반도체 박막은 전자는 통과시키고 리튬이온은 통과시키지 못하게 하는데 전극 표면에서 전자와 이온이 만날 수 없어 리튬 결정이 형성되지 않는다는 것. 따라서 덴드라이트의 형성 또한 원천적으로 차단할 수 있다.

리튬코발트산화물 양극과 개발된 전극을 이용해 진행한 안정성 평가에서도 풀러렌 박도체 박막 전극은 500사이클 후 용량 81%쯤을 유지했다. 일반 리튬금속전극의 용량은 52%정도 유지되는데 성능을 60%가까이 향상시킨 셈이다.

이중기 박사는 “이번 연구에서 개발된 고안전성 리튬금속전극 개발 기술은 기존의 리튬금속에서 발생하는 금속 덴드라이트 발생을 억제하면서 화재의 위험이 없는 안전한 차세대 이차전지 개발을 위한 차세대 융합형 원천기술로써 주목받을 것으로 기대된다”고 설명했다.

이어 "이번에 반도체 박막을 형성하기 위해 사용한 고가의 풀러렌이 아닌 다른 저렴한 소재를 통해 본 기술을 적용하려는 연구를 진행할 예정"이라며 "재료, 공정비용을 낮춰 상용화에 한 발 더 다가가겠다"고 덧붙였다.

연구팀은 이번에 반도체 박막을 형성하기 위해 사용한 고가의 풀러렌이 아닌 다른 저렴한 소재를 통해 본 기술을 적용하려는 연구를 진행할 예정이다.

디지털머니 이성주 기자 reeskk@naver.com 이성주 기자의 기사 더보기

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