포타슘 양극 활물질 상에 설폰 화합물 기반 유기-결정성 고체 전해질의 용융주조 과정 모식도.[DGIST 제공]
포타슘 양극 활물질 상에 설폰 화합물 기반 유기-결정성 고체 전해질의 용융주조 과정 모식도.[DGIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과 이호춘 교수 연구팀은 고전압 및 고에너지 밀도 포타슘(칼륨) 배터리에 적용 가능한 설폰 화합물 기반의 유기-결정성 고체 전해질 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

포타슘을 활용해 만들어진 배터리는 포타슘 원소의 풍부한 양과 포타슘의 낮은 환원 전위 덕분에 리튬 이온 배터리의 뒤를 이을 차세대 배터리로 각광받고 있다. 하지만 기존 포타슘 배터리에 사용되는 카보네이트 계열 전해질은 전기화학적 안정성이 매우 낮을 뿐 아니라 불에도 잘 붙는 가연성 물질이라서 이를 활용하기에는 한계점이 있었다.

이호춘 교수 연구팀이 이번에 개발한 포타슘 배터리 전고체 전해질 기술은 기존 카보네이트 전해질이 갖는 단점을 극복한 고체 전해질 기술로 평가 받는다. 높은 전류를 흐르게 하면서, 우수한 전기화학 안정성을 갖고 있으며, 불에 잘 타지 않는 난연성을 확보했다. 뿐만 아니라 고체전해질을 높은 온도로 가열해 녹인 뒤 양극 활물질에 붓는 과정인 용융주조공정을 통해 고체전해질과 양극 활물질 간의 치밀한 계면 접촉을 형성할 수 있었다.

특히 100회 이상 성공적으로 충방전됐으며 높은 용량 유지율(88.8%)과 쿨롱효율(99.6%)을 보였다.

왼쪽부터 이호춘 교수, 강석범 학위연계과정생.[DGIST 제공]
왼쪽부터 이호춘 교수, 강석범 학위연계과정생.[DGIST 제공]

이호춘 교수는 “약 2~3년 정도의 추가적인 기술 개발을 통해 상용화를 앞당길 계획”이라고 말했다.

한국연구재단 기초연구실 지원사업으로 수행된 이번 연구결과는 화학공학분야 국제학술지 ‘케이컬 엔지니어링 저널’ 4월 13일 온라인 출판됐다.


nbgkoo@heraldcorp.com