한국전기연구원(KERI, 원장 직무대행 김남균) 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 세계 최초로 개발한 ‘용매치환 기반 고체전해질(황화물계) 입도 제어기술’ 관련 연구 결과가 꾸제 저명 학술지에 표지논문으로 게재되는 등 국제적으로 우수한 평가를 받고 있다.

전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 액체가 아닌 화재나 폭발 위험성이 낮은 고체로 대체한 것으로 고체전해질이 전고체전지에 활용되려면 입자 크기가 머리카락 굵기의 1/100에 해당하는 마이크로미터 수준으로 매우 작아야 한다.

현재는 소량의 고체전해질 분말과 볼(ball)을 무극성 용매와 함께 용기에 넣고, 고속으로 장시간 회전시켜 입도를 작게 만드는 ‘습식 볼 밀링’ 방식이 활용되고 있으나 이 과정에서 이온 전도도 손실이 크게 나타나는 문제가 발생하고 있다.

이에 전기연구원은 ‘용매치환’이라는 방식을 활용했다.

연구팀은 다수의 실증을 통해 용매치환으로 고체전해질 입자 크기가 8마이크로미터에서 0.8마이크로미터 수준으로 작아지더라도 이온전도도를 85% 수준으로 유지할 수 있는 것을 검증했다.

또 극성 용매의 주입속도와 노출 크기, 무극성 용매의 온도 및 혼합속도 등 공정 조건을 조절하면서 재결정화되는 고체전해질의 입도와 순도를 제어할 수 있다는 것도 확인했다.

하윤철 박사는 “용매치환을 통한 입도제어 기술은 고체전해질의 실질적 활용에 가장 필요한 초미세화 및 높은 이온전도성 보유, 저가격화를 실현할 것”이라고 밝히고, “기업체 기술이전을 통해 제조공정의 스케일업을 추진하고, 전고체전지 상용화에 기여할 수 있도록 노력하겠다.”고 밝혔다.

연구팀은 이번 성과가 전고체전지 관련 기업의 많은 관심을 받을 곳으로 보고, 관련 수요업체를 발굴해 기술이전을 추진할 계획이다.