[IT비즈뉴스 최태우 기자] 국내 연구진이 제조공정도 간단하고 기존의 이차전지 설비를 그대로 사용할 수 있는 새로운 하이브리드 전해질 소재를 개발했다. 

한국전자통신연구원(ETRI)이 유기-무기전해질 간 계면 이온저항층을 제거해 이온전도도와 충방전 성능을 높인 하이브리드 전해질을 개발하는데 성공했다.

불에 잘 타는 액체전해질을 사용하는 이차전지는 폭발위험이 있어 안전성을 높이기 위한 소재 관련 연구가 활발히 진행되고 있다.

전해질을 액체에서 고체로 바꾸면 온도변화나 외부충격에 의한 위험성을 낮추면서도 디자인도 자유롭게 구현할 수 있으나 소재에 따라서 계면저항이 높거나 공정 난이도가 증가하는 등의 한계가 있었다.

ETRI는 유기물, 무기물 소재를 섞어 안전하면서도 높은 전도도를 지니는 하이브리드 전해질을 개발했다. 

우선 ETRI는 실험을 통해 제조공정에서 무기고체전해질 소재 표면에 자연적으로 형성되는 ‘이온 저항층’이 전도 성능을 낮추는 원인임을 찾아내고 반도체 공정에 활용되는 ‘건식 식각법’을 활용했다. 

이 공정은 일반적인 이방성 식각공정과 달리 등방성 건식 식각법을 이용해 고체전해질 측면이나 하단 부분까지 이온 저항층을 빠르게 제거할 수 있다. 

실제로 연구진은 이온 저항층이 제거된 계면을 갖는 고체전해질 입자를 기반으로 하이브리드 전해질을 제조해 이온전도도가 기존 전해질에 비해 성능이 2배 향상된 것을 확인했다. 이를 통해 제조한 전지의 효율성도 3배 증가했다.

연구진이 고안한 방식은 제조공정도 간단하고 기존의 이차전지 설비를 그대로 활용할 수 있어 대량 생산에 유리하다는 장점도 있다.

연구를 주도한 신동옥 ETRI 지능형센서연구실 박사는 “새로운 개념으로 전해질을 설계하면서 보다 폭넓은 이차전지 연구가 가능해졌다. 앞으로 다양한 유무기 하이브리드 전해질 연구를 통해 안전하면서도 높은 성능을 지닌 이차전지를 개발하겠다”고 밝혔다.