일본에서 추위에 강한 ‘분자 결정 전해질’ 개발

리튬 이온 배터리 / 사진=삼성 SDI 제공

 

일본 시즈오카 대학과 도쿄 공업대학 연구팀이 전고체 배터리(All-Solid-State battery) 전해질로 사용할 수 있는 유기 분자 결정을 개발했다.

 

닛케이 신문에 따르면, 두 대학 연구팀은 낮은 온도에서도 기능을 발휘할 수 있는 유기 분자 결정을 개발해 영하 이하의 겨울철 최저 기온이나 한랭지역에서도 전기차를 운용할 수 있게 됐따.

 

차세대 배터리로 꼽히는 전고체 배터리는 배터리 양극과 음극 사이의 전해질이 고체로 된 2차 전지다.

 

전해질이 불연성 고체이기 때문에 발화 가능성이 낮아 리튬이온 배터리를 대체할 수 있을 것으로 각광받고 있다.

 

일반 리튬이온 배터리의 전해질은 액체로 에너지 효율이 좋지만 공기와 접촉하면 발화 위험이 있어 전기차가 사고 이후 화재 등 안전 위험이 존재하고 있다.

 

위험을 해결하기 위해 유리와 같은 무기 화합물이나 플리머 등 유기재를 활용한 고체 전해질을 개발하고 있지만 소재가 단단해 가공이 힘들고, 기술적으로 이온전도성과 전해질에 적합한 성형성을 고려해야 하지만 실용적이지 않다.

 

두 대학 연구팀이 개발한 전해질은 상온에서 기존에 개발된 분자 결정 전해질과 최대치가 같지만 영하 20도에서는 전도율이 기존 전해질의 100배에 달한다는 차이점이 있다.

 

이 전해질은 추운 지역에서도 원활하게 작동할 수 있어 순수 전기차용 전고체 배터리 재료가 될 것으로 보인다.

 

제조 공정은 리튬비스마이드와 석시노나이트릴을 가열한 이후 상온까지 냉각하면 단결정을 얻을 수 있다.

 

단결정을 가열하면 액체 상태로 돌아가고 다시 냉각하면 결정이 된다. 액체처럼 배터리를 만들 수 있고 배터리로 사용할 때도 고체로 사용할 수 있다.