전 세계 자동차 시장에서 전기차 판매가 꾸준히 이어지면서 현재 상용화 된 리튬이온전지보다 용량이 크고 충·방전이 빠른 차세대 이차전지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이 가운데 지스트가 안정성 높고 수명 3배 향상된 리튬금속전지를 개발하는데 성공해 눈길을 끌고 있다.

광주과학기술원(지스트)은 신소재공학부 엄광섭 교수팀이 미국 조지아 공과대학 톰 풀러 교수와의 공동연구로, 기능성 첨가제 및 전기화학적 표면 처리 공정 개발을 통해 리튬금속 음극의 고질적인 수지상 성장 문제를 해결하고, 율속 및 수명 특성을 향상시키는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

연구팀은 전해질 첨가제로 사용한 티오요소(Thiourea)의 전기화학적 산화를 유도해 음극 집전체 표면에 구리 황화물(Cu2S)를 집전체 표면에 구리 황화물(Cu2S)를형성시킴으로써 친리튬성이 있는 리튬금속 음극을 개발한 것으로 전해진다.

리튬금속 음극을 이용해 기존의 구리 집전체 기반 리튬금속 음극보다 3배 이상의 수명을 갖는 리튬금속전지를 만들어 내는 것이다.

엄 교수는 "외부 공정의 추가 없이 배터리 셀 내부에서 간단한 전기화학 처리만으로도 리튬금속전지의 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 방법론을 제시했다"며 "기존 리튬이차전지 보다 에너지 밀도가 2배 이상 높은 리튬금속전지를 향후 자동차 또는 에어로모빌리티(aeromobility) 등에 활용하기 위해 안정성과 수명을 개선한 방법 중 비용과 시간을 가장 쉽게 줄일 수 있을 것"이라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 현대자동차 (AAM용 배터리 R&D 프로젝트) 및 한국연구재단, 조지아공대의 지원을 받아 수행했다. 연구 성과는 재료공학(나노소재) 분야의 세계적인 국제학술지 '스몰 스트럭쳐스'에 지난 8월 19일 온라인 게재됐다.

한경국기자 hkk42@mdilbo.com