불소(F) 함유한 전해액 만들어

국내 연구진이 리튬금속전지의 수명과 출력을 높이는 기술을 개발해 주목된다.

울산과학기술원(UNIST)에 따르면 에너지 및 화학공학부 최남순-곽상규 교수팀이 최근 불소(F) 원자를 포함하는 용매를 이용한 '이온 농축형 전해액'을 개발했다.

리튬금속전지나 리튬이온전지는 '리튬 이온'이 양극과 음극 사이를 왔다 갔다하면서 충·방전 된다. 이때 리튬 이온이 지나는 통로가 '전해액'인데, 전해액 자체가 전극(음극/양극) 표면에서 반응해 보호막을 만들기도 한다. 이 보호막이 불균일하게 형성되면 전극 표면에서 원치 않는 반응이 발생해 전지의 성능과 안전성을 떨어뜨린다. 

따라서 전해액 성분을 효과적으로 조절해 이상적인 형태의 보호막을 만드는 기술이 필요하다. 연구진은 '불소(F)'를 함유한 새로운 조성의 전해액을 개발해 음극과 양극을 동시에 보호하고 전지의 출력도 높였다. 불소는 리튬과 반응해 리튬 전극 표면에 보호막을 형성하고, 보호막이 부분적으로 파괴됐을 때 수선하는 역할도 했다. 

불소를 포함한 전해액은 일반적으로 전지 음극에 보호막을 형성하는데, 이번 연구에서 개발된 전해액은 전지 양극에도 보호막을 형성했다. 그 결과 기존 리튬이온전지용 전해액에서는 확보할 수 없는 고전압·장수명 리튬금속전지를 구현할 수 있게 됐다는 게 연구진의 설명이다.