KAIST, 세계 최고 수준 전해액 기술 개발
[충청투데이 한유영 기자] 최남순 KAIST 생명화학공학과 교수 연구팀이 넓은 온도 범위에서 리튬금속 전지의 높은 효율과 에너지를 유지하는 세계 최고 수준의 전해액 기술을 개발했다.
4일 KAIST에 따르면 개발된 전해액은 기존에 보고되지 않은 새로운 솔베이션 구조를 형성했고 안정적인 전극-전해질 계면 반응을 확보할 수 있는 첨가제 기술을 통해 리튬금속 전지의 수명 특성을 획기적으로 향상시켰다.
최 교수 연구팀은 넓은 온도 범위(-20~60℃)에서 안정적으로 작용할 수 있는 용매 조성 기술과 전극계면 보호기술을 적용해 기존 연구 결과보다 현저하게 향상된 가역 효율(-20℃ 300회 99.9%, 상온 200회 99.9%, 고온 45℃ 100회 99.8%)을 달성했다.
또 완전 충전-완전 방전조건에서 첫 사이클 방전 기준 용량 80%가 나오는 횟수까지를 배터리 수명으로 보고 있는데, 개발된 전해액 기술은 상온(25℃)에서 200회 충·방전 후 첫 번째 사이클의 방전용량 대비 85.4%의 높은 방전용량 유지율을 보였다.
고온(45℃)에서는 100회 충·방전 후 91.5% 발현, 저온(-20℃) 구동에서도 300회 충·방전 후 72.1% 발현하는 등 완전 충전-완전 방전조건에서 기존 상용 기술 대비 약 20% 높은 용량 유지율을 보였다.
최남순 교수는 “솔베이션 구조 개선 기술과 전해액 첨가제에 의한 안정적인 전극-전해질 계면 형성의 시너지 효과는 고에너지 밀도 리튬금속 전지에서의 난제들을 효과적으로 해결하고 전해액 설계에 있어서 새로운 방향을 제시했다”고 말했다.
한유영 기자 yyh@cctoday.co.kr