이상영 교수팀, 프린팅 공정과 고체 전해질 적용한 리튬-황 전지 제조

'리튬-황 전지' 수명과 안전성을 개선한 울산과학기술원 연구진. 김세희 박사와 이상영 교수(왼쪽부터). [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(울산=연합뉴스) 허광무 기자 = 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 차세대 이차전지로 꼽히는 '리튬-황 전지' 수명과 안전성을 개선하는 기술을 개발했다.

이상영 에너지 및 화학공학부 교수팀은 프린팅 공정을 이용해 안전성 높은 '다형상 전고체 리튬-황 전지'를 개발했다고 11일 밝혔다.

글자나 그림을 사물에 인쇄하듯 전지를 만들어 내는 '프린팅 공정'과 전지 수명 감소를 해결한 '이중층 고분자 전해질'이 핵심 기술이다.

연구진은 '두 개의 층으로 이뤄진 젤(Gel) 상태 전해질'로 이를 해결했다. 음극에는 황화합물 이동을 억제하는 전해질을, 양극에는 황의 산화와 환원 반응이 잘 일어나는 전해질을 배치한 것이다. 두 전해질은 열역학적으로 안정해 서로 섞이지 않는다.

이중층 고체 전해질을 갖는 리튬-황 전지는 일반적인 액체 전해질의 리튬-황 전지보다 수명 주기가 2배 이상 길었다. 비록 고체 전해질이지만 부드럽게 구부러지는 젤 형태를 썼기 때문에 기계적·화학적 안정성이 높으며, 전지 여럿을 직렬로 연결할 수 있어 작동 전압을 높이기도 쉽다.

이상영 교수팀의 연구가 게재된 에너지 분야 국제학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials) 표지. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

단계적 프린팅 공정이 가진 장점도 많다. 원하는 자리에 다양한 모양의 전지를 직접 제조할 수 있어 틀에 박힌 사각형 배터리에서 벗어날 수 있다. 연구진은 굴곡진 평면 구조인 비행기 날개 위에 알파벳 형상의 리튬-황 전지를 제조해 선보이기도 했다.

이상영 교수는 "현재 이차전지 분야 가장 큰 관심사 중 하나인 '고용량·고안전성 전고체 전지'를 만드는 새로운 개념을 제시했다"면서 "프린팅 공정을 이용한 기술은 리튬-황 전지의 실용성을 크게 높일 것"이라고 전망했다.

이번 연구는 에너지 분야 국제학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials) 표지 논문으로 선정돼 지난달 23일 자로 출판됐다.

hkm@yna.co.kr

[지역뉴스] 울산과기원, 차세대 이차전지 수명·안전성 개선 기술 개발

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