'전고체배터리' 나노 수준에서 들여다본다

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 배터리 전극의 구성 분포를 나노 단위에서 파악하는 기술을 개발했다. 국내 대기업들이 전기차에 장착할 전고체배터리 개발에 나선 가운데, 이 기술은 전고체배터리 개발을 위한 눈의 역할을 담당할 수 있을 것으로 예상된다.

KAIST는 홍승범 신소재공학과 교수 연구팀이 원자간력 현미경(AFM)을 이용해 배터리 전극의 구성성분 분포를 파악하는 영상화 기법을 개발했다고 19일 밝혔다.

연구팀은 전기화학 변위 현미경과 횡력 현미경 등 원자간력 현미경의 다양한 기능을 활용해 리튬이온 전도체가 분산 설치된 복합 전극을 관찰하는데 성공했다. 나노 수준의 이온 반응성 세기 분포와 마찰력 세기 분포의 상관관계 파악을 통해 바인더 구성 비율이 이온 반응성에 미치는 영향 등을 파악했다.

다양한 기능을 활용한 원자간력 현미경 분석 기술의 모식도

연구팀은 향후 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리 개발을 위한 눈의 역할을 할 수 있을 것으로 예상했다. 기존 리튬이온 배터리의 경우 전해질이 액체로 구성돼 발화나 폭발의 위험이 있다. 이에 국내 대기업 등은 차세대 전기차 개발을 위해 전고체 배터리를 개발하고 있다.

홍승범 교수는 "원자간력 현미경을 이용해 개발된 분석 기법은 복합 소재 내의 각 구성성분이 물질의 최종적인 성질에 기여하는 역할을 정량적으로 이해하는 데 유리하다"며 "차세대 전고체전지의 설계 방향을 다양한 측면에서 제시할 수 있으며 다른 전기화학 소재의 제조 공정에도 혁신의 기틀을 마련할 수 있을 것"이라고 기대했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 'ACS 어플라이드 에너지 머티리얼스'에 실렸다.

김홍준 박사(왼쪽)과 홍승범 교수

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr