윙배너

전고체전지 성능 UP ‘황화실리콘 최적 제조기술’ 개발

하윤철 박사팀·금오공대 신소재공학부 박철민 교수팀 전고체전지 상용화 앞당겨

전고체전지 성능 UP ‘황화실리콘 최적 제조기술’ 개발 - 산업종합저널 전자
좌측 상단 왼쪽'Journal of Materials Chemistry A'의 표지논문, 하윤철 박사(인물 왼쪽), 금오공대 박철민 교수

전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 액체가 아닌, 화재나 폭발 위험성이 낮은 고체로 대체한 것이다. 그러나 제조공정 및 양산화의 어려움, 높은 단가 등 상용화까지 해결해야 할 많은 과제를 안고 있어 전 세계적으로 연구개발이 활발하게 진행되고 있고, KERI에서도 여러 성과를 이뤄냈다.

한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀과 금오공대 신소재공학부 박철민 교수팀이 전고체전지 상용화를 앞당길 수 있는 ‘고체전해질용(아지로다이트 계열) 황화실리콘(SiS2) 저가 제조기술’을 개발하는 데 성공했다.

이번에 하윤철 박사팀이 주목한 소재는 황화실리콘이다. 전고체전지용 고체전해질에 황화실리콘(SiS2)을 첨가하면 이온 전도도 및 수분 안정성(moisture stability)을 향상시킬 수 있다는 것은 학계에서 널리 알려진 사실이다. 하지만 황과 실리콘의 합성 과정에서 높은 반응온도가 필요하고, 이에 따른 황의 증기압이 너무 커지는 문제가 발생하는 등 황화실리콘의 제조를 위한 공정 난이도가 매우 높다. 이러한 이유로 황화실리콘은 현재 가격이 20그램(g)당 약 170만 원에 달할 정도로 비싸다.

KERI의 성과는 황화실리콘 제조를 위한 최적 공정 기술을 개발하고, 이를 전고체전지용 고체전해질에 적용할 수 있는 발판을 마련한 것이다. 연구팀은 황과 실리콘의 배치를 최적화해 합성 조건을 확립하고, 800도의 높은 반응온도에서도 황의 기화에 따른 증기압을 버틸 수 있는 완벽한 밀폐 환경을 구현하는 데 성공했다. 결과물도 상용 제품의 품질과 대등했다. 연구팀은 만들어진 황화실리콘을 고체전해질 제조에 활용했고, 2배 이상의 높은 이온 전도도 및 수분 안정성을 가지는 것을 확인했다. 공정의 최적화로 과정은 단순화하고, 제조비 감소도 기대할 수 있는 결과다.

KERI 하윤철 박사는 “그동안 황의 증기압 상승을 해결하기 위해 국내외 많은 연구진이 고가의 원료를 사용하거나, 특수 공정을 도입하는 등 어려움을 겪었는데, 우리의 성과로 고체전해질용 황화실리콘을 저렴하고 쉽게 제조할 수 있는 길이 열리게 될 것”이라고 전했다.

한편 연구팀은 이번 황화실리콘을 고체전해질뿐만 아니라 액체전해질 기반의 리튬이온전지 음극 활물질 분야에도 적용해 유의미한 결과(충·방전 과정에서의 층상구조 소멸 및 회복 현상 세계최초 규명)를 얻기도 했다. 이러한 황화실리콘 관련 전반적인 연구결과는 우수성을 인정받아 에너지·연료 분야 세계적 논문인 ‘저널 오브 머터리얼즈 케미스트리 에이(Journal of Materials Chemistry A, IF: 14.511)’의 표지논문으로 최근 선정됐다.


0 / 1000


많이 본 뉴스

국산 가스터빈용 30% 수소혼소 연소기 개발

이산화탄소 배출을 줄이는 국산 가스터빈용 친환경 연소기가 개발돼, 현장 실증에 나선다. 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(이하 기계연)은 LNG발전에 활용하는 가스터빈용 수소 혼소 연소기를 국내 최초로 개발했다고 12일 밝혔다. 기계연 탄소중립기계연구소 무탄소연료발전연구실 김

실리콘 및 구리 단점 그래핀으로 해결

한국전기연구원(KERI) 전기재료연구본부의 ‘미래 모빌리티 배터리 및 전장부품용 금속/그래핀 복합전극 개발’ 성과가 올해 국가연구개발 우수성과 100선에 올랐다. 한국전기연구원은 9일 한국100선 중에서도 12개 성과만 뽑히는 최우수(기계·소재 부문)로 선정됐다고 밝혔다. 차세대 E-모빌

물 속 미세플라스틱 제거 기술 개발

한국생산기술연구원이 DGIST(대구경북과학기술원)과 공동으로 물 속 마이크로(㎛)~나노미터(㎚) 크기의 미세플라스틱을 걸러내는 친환경 미세플라스틱 제거기술을 개발했다고 최근 밝혔다. 미세플라스틱은 지름이 5㎜ 미만인 플라스틱 입자로, 처음부터 작게 만들어진 ‘1차 미세플라스틱’과 잘

AI 대중화 시대, “시민의 적극적 활용과 감독 필요”

서울디지털재단(이하 디지털재단)이 26일 대방동 서울여성가족재단 아트홀봄에서 ‘서울시민 디지털 격차 해소를 위한 챗GPT, 메타버스 특강’을 주제로 오프라인 특강을 진행했다. ‘일상 속 궁금증 해결을 위한 ChatGPT 활용방안’을 주제로 강연에 나선 디지털재단 최효민 선임은 크게 업무,

홀로그램 시장 견인할 소재 기술 공개

국내 연구진이 자동차용 홀로그래픽 HUD(Head-Up Display, 헤드-업 디스플레이) 확장현실(XR) 스마트 글라스 등 다양한 분야에 응용이 기대되는 홀로그램 기록 소재를 공개했다. 한국화학연구원 가재원 박사 연구팀과 경북대학교 김학린 교수 연구팀은 최근 발표된 연구 논문에서, 광역학 메커니즘






산업전시회 일정


미리가보는 전시회