국립 군산대학교 화학과 이경구 교수 연구팀이 전기자동차용 이차전지로 리튬금속전지를 상용화할 할 수 있는 길을 열어줄 ‘신규 전해질’을 개발했다.

현재 노트북, 휴대폰 등 전자 제품에 널리 사용되고 있는 리튬이온전지는 저장 용량이 작고 수명이 짧아 전기자동차에는 사용하기에는 그 한계가 분명했다. 이러한 한계를 극복하기 위해 저장용량이 10배 이상 커진 리튬금속전지가 개발돼 전기차용 이차전지의 대안으로 주목받아왔다.

하지만 충전과 방전을 거듭할수록 리튬금속 표면에 나뭇가지 모양의 수지상결정(dendrite)이 형성되어 전지의 수명이 짧아지고 화재나 폭발 등에 취약한 한계를 보였다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 이경구 교수 연구팀은 설파이트(sulfite)계 용매를 포함하는 전해질을 이용하여 리튬금속전지의 한계를 극복하는 신기술을 개발하는 데 성공하였다.

이번에 이 교수팀이 개발한 신규 전해질은 리튬금속 표면에 보호막을 형성하여 리튬금속전지의 가장 큰 문제점이었던 수지상결정 형성을 억제할 뿐만 아니라 기존 카보네이트 용매를 활용한 상용 전해질보다 높은 이온전도도를 가지고 있는 것으로 확인되어, 우수한 출력성능을 가지는 이차전지 개발에 활용될 것으로 기대되고 있다.

특히 신규 전해질을 활용한 리튬금속전지가 전기차용 이차전지로 상용화되면 전기자동차의 주행거리를 대폭 늘릴 수 있어 국내 자동차 제조사와 이차전지 제조사의 기술력 향상과 함께 국내 기업의 세계 전기차 시장 선도가 가능할 것으로 점쳐지고 있다.

이 교수팀의 기술 개발에 따라 전북 새만금 국가산업단지에 조성 중인 ‘이차전지 특화단지’ 사업이 탄력을 받을 것으로 기대되고 있으며, 국립군산대가 역점을 두어 추진하고 있는 에너지신산업 분야의 ‘지자체-대학 협력기반 지역혁신(RIS) 사업’과 2024년에 신설된 ‘에너지 신산업학부’를 통한 실무형 전문인력 양성 등도 안정적으로 추진될 것으로 전망되고 있다.

이번 이 교수팀의 연구는 군산시가 지원하는 ‘지역맞춤형 전기차 클러스터 전문인력양성 사업’과 교육부의 ‘지역대학 우수과학자 연구사업’을 통해 이루어졌고, 연구 결과는 에너지 분야의 국제적인 학술지 'Advanced Functional Materials’(인용지수 19.9)에 게재되어 국제적으로 인정을 받았다.

/군산=김판곤 기자