일본산업뉴스요약

전고체배터리용 신재료 개발
부극에 리튬 사용한 대용량 배터리 가능

도호쿠대학의 김상윤(金相侖) 조교와 오리모(折茂) 교수 연구팀은 안전한 차세대 배터리로서 기대를 받고 있는 ‘전고체배터리’의 주요 부재를 개발하였다. 리튬이온이 지나는 길이 되는 고체 전해질로, 현재의 리튬이온배터리에 사용하는 액체 전해질에 필적하는 성능이었다. 리튬을 부극으로 한 대용량의 배터리를 제작할 수 있다. 앞으로 다양한 전극 재료로 시험을 하여 수년 후에 기술을 확립한다.

고에너지가속기연구기구와 공동의 연구성과로 영국 과학잡지 네이처 커뮤니케이션에 게재되었다.

전고체배터리는 가연성의 액체가 아니라 타기 어려운 고체 전해질을 사용한다. 안전성이 높은 배터리가 될 것으로 주목을 받고 있다. 부극을 리튬으로 하면 대용량이 가능해지는 반면, 전해질과 반응하여 이온이 전극으로 이동하기 어려워지는 문제가 있었다. 새로운 전해질은 대용량 배터리에 도움이 된다.

연구팀은 수소원자 등 새장 모양으로 결합한 ‘착수소화물(Complex Hydride)’이라는 물질에 주목. 섭씨 100도 이상의 고온에서는 분자가 쉽게 움직일 수 있게 되면서 이온을 통과시키는 성질이 있다. 크기나 모양 등을 연구한 2종류의 착수소화물을 조합하여 섭씨 25도에서도 움직일 수 있도록 개량하였다.

이온이 얼마나 쉽게 통과하는지를 정밀하게 해석한 결과, 액체의 전해질과 거의 동일하였다. 리튬을 부극에 사용한 배터리를 시작(試作)하여 전극과 전해질 사이에서 이온이 얼마나 쉽게 이동하는지를 조사하였다. 최고 성능이었던 전해질과 비교해 10배 이상 쉽게 이동하였다.

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