음극 소재 銀 대신 마그네슘 활용

한국전자기술연구원(KETI)가 음극 소재를 기존 은에서 마그네슘으로 바꾼 차세대 전지 개발 기술을 개발했다.

12일 KETI는 LG에너지솔루션과 기술협력을 통해 전고체전지에 적용할 수 있는 신규 석출형 음극 기술을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’의 올해 4분기호 표지 논문으로 선정됐다. 이번 신기술로 안전성과 에너지 밀도 측면에서 기존 리튬이온전지를 뛰어넘는 전고체전지가 개발될 수 있을 전망이다.

KETI의 이번에 개발한 것은 기존 전고체전지에서 사용되는 음극 소재를 은에서 마그네슘으로 대체하는 기술이다. 은과 탄소를 활용한 석출형 음극 기반의 전고체전지는 전지의 수명·특성 자체는 우수하다. 하지만 은 자체가 고가인데다 나노 은 입자과 탄소 입자의 물리적 특성 차이로 인해 전극 제조 공정 난도가 높아 대량 생산이 어려웠다.

이번 연구는 전고체전지에 은 대신 마그네슘을 활용하도록 했다. KETI는 마그네슘을 불화물 형태로 안정화한 후 탄소입자 표면에 합성해 석출형 음극재로 제조하는 데 성공했다. 연구진은 전극 내에 균일하게 분포된 마그네슘 불화물이 전지 작동 중에 마그네슘 합금을 구성해 음극에서 리튬이온의 활발한 이동을 돕는다는 것을 확인했다.

정윤채 KETI 선임연구원은 “마그네슘 불화물을 도입해 전지 특성을 개선함으로써 기존 은·탄소 시스템을 탈피한 신규 전고체전지 시스템의 가능성을 확인했다”며 “차세대전지 핵심 기술을 발판으로 앞으로 전고체전지 신규 소재·공정 개발에 노력할 것”이라고 말했다.