화재나 폭발 위험이 없고 저렴하기까지한 전지가 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST)은 정윤석 에너지 및 화학공학부 교수와 홍승태 DGIST 교수, 오승모 서울대 교수 공동연구팀이 ‘고성능 나트륨 이온 전고체전지’를 개발했다고 13일 밝혔다.

울산과학기술원 정윤석 에너지 및 화학공학부 교수. 울산과학기술원 제공

전고체전지는 기존 이차전지와 달리 유기계 액체전해질을 사용하지 않는다. 고온에서 안정적이며 화재나 폭발 위험이 없어 ‘꿈의 전지’로 여겨진다.

보통 리튬을 원료로 전고체전지를 만들지만 연구팀은 나트륨을 활용했다. 최근 전기차 수요가 폭발적으로 늘면서 리튬 가격이 1년 전 t당 900만원에서 최근 2600만원까지 올랐다. 나트륨은 세계적으로 매장량이 고르고 풍부해 리튬 대체물질로 연구됐지만, 이온전도도가 낮은 점이 한계로 지적됐다.

연구팀은 다양한 나트륨 물질을 찾던 중 ‘나트륨 황화안티몬(Na3SbS4)’의 이온 전도도가 전고체전지로 활용하기에 충분하다는 사실을 확인했다. 이온 전도도가 1mS/㎝ 이상이면 일반적으로 전고체전지에 활용할 수 있는데, 이번에 발견한 물질의 이온 전도도는 1.1mS/㎝였다. 나트륨이온 고체전해질 중 최고 수치라고 연구팀은 설명했다.

실제 전고체전지에 적용하는 데도 성공했다 정윤석 교수는 “액상공정으로 만든 고체전해질을 전극활물질 입자 표면에 균일하게 코팅했다”며 “이를 전고체전지에 적용하자 성능이 크게 향상됐다”고 말했다.

이번 연구성과는 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’ 온라인판 최신호에 소개됐다.

울산=이보람 기자 [e-mail]