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DGIST, 전해도금법으로 배터리 수명 연장 성공

[더테크=조명의 기자] 국내 연구진이 기존 리튬 금속 전지의 한계를 극복할 수 있는 새로운 리튬 개발에 성공했다. 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과 이홍경 교수 연구팀은 기존 상업용 리튬 음극을 대체할 수 있는 새로운 제조법을 개발했다고 16일 밝혔다. 리튬 금속은 현재 상용화된 흑연 소재보다 이론용량이 10배 높기 때문에 기존 리튬이차전지의 에너지밀도의 한계를 뛰어넘는 배터리를 구현할 수 있다. 그러나 리튬 금속은 통상적으로 리튬 포일을 사용하고 있어 생산‧보관 과정에서 산화층을 형성한다. 이 때문에 리튬 표면의 품질이 급격히 저하돼 충‧방전 과정 중 리튬 덴드라이트(dendrite)가 쉽게 형성되기 때문에 상용화에 난항을 겪고 있다. 연구팀은 리튬 포일을 대체하기 위해 유사 고농도 전해질을 활용한 전해도금법을 활용했다. 훨씬 매끈하면서도 균일한 리튬 금속 음극을 제조할 수 있는 방법이다. 유사 고농도 전해질을 통해 만들어진 리튬 표면은 불소기반의 성분을 다량 함유하여 전해질과의 반응성을 낮출 수 있는 장점이 있고, 간단한 물리적인 압착을 통해 빈틈없이 얇게 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 리튬 음극은 상용 리튬 포일에 비해 훨씬 매끈하고 표면층의

조명의 기자

2023-08-16 17:10

UNIST, 금속 화합물로 리튬 전지 수명 4배 향상

[더테크 뉴스] 리튬 금속 전극 표면의 품질을 상승시키는 기술이 개발됐다. 전해질 첨가제의 도움 없이 이종 원소가 이종 원소가 리튬과 합금화될 때의 반응 여부와 원리를 미리 파악할 수 있는 지표인 합금 상태도를 활용했다. UNIST 에너지화학공학과 이현욱 교수팀은 금속 플루오라이드(MxFy) 화합물을 사용해 금속 표면은 내화학성이 좋은 리튬 플루오라이드 보호층으로, 내부는 리튬 원자의 이동성이 향상된 리튬 합금으로 이뤄진 전극 공정 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 리튬 금속은 높은 용량과 낮은 구동 전압으로 이상적인 차세대 음극재로 알려져 있다. 하지만 전지 구동 시 전기화학적으로 증착된 리튬의 불균일한 수지상 형성 및 전해질과의 부수적인 반응으로 인해 수명이 짧고 전기적 단락에 의한 화재를 일으킬 수 있다. 특히 리튬을 전착할 때 발생되는 새로운 리튬 표면은 지속적으로 유기 전해질과 반응해, 리튬 전해질에 손실을 입힌다. 또 이로 인해 형성되는 두꺼운 피막층이 성능을 크게 저하시킨다. 연구팀은 리튬 전지의 성능을 향상시키기 위해 먼저 낮은 열처리 조건에서도 리튬과 활발히 반응하는 금속 플루오라이드의 성질을 활용했다. 이 과정에서 리튬 플루오라이드는 표면