(왼쪽부터)Jahabzaib Ali 박사과정생(1저자), 오필건 교수, 황민기 석사과정생, Kashif Saleem Saqib 박사과정생.(사진=국립부경대 제공)

국립부경대학교는 나노융합공학전공 오필건 교수 연구팀이 차세대 전지인 전고체전지용 양극 제어를 위한 새로운 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

오필건 교수 연구팀은 황화물계 전고체전지용 단입자형 양극활물질인 NCM811 소재의 계면 제어 연구 성과를 화학 분야의 저명 국제학술지 'Chemical Engineering Journal'(IF:13.3)에 최근 게재했다.

현재 가장 널리 사용되고 있는 이차전지인 리튬이온전지는 휘발성 액상 전해액으로 안전성이 떨어져 이를 극복하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 대안으로 전해액을 황화물계 고체 전해질로 대체한 전고체전지가 주목받고 있지만, 황화물계 전해질과 양극활물질 사이의 불안정한 계면이 전고체전지의 상용화에 걸림돌이 돼 왔다.

오필건 교수 연구팀은 이 학술지에 게재한 논문 ‘Tailoring the cathode-electrolyte interface in high-nickel single crystal cathodes for improved ionic transport in sulfide-based all-solid-state-batteries’에서 양극 소재 표면에 붕산(Boron-acid, H3BO3)을 이용한 간단한 표면처리를 통해 기존 전해질-활물질 간 불안정한 전기화학 부반응을 크게 개선한 연구 결과를 밝혔다.

연구팀은 황화물계 전고체전지의 에너지 밀도를 극단적으로 향상시킬 수 있는 단입자형 NCM811 소재 표면에 어닐링 공정을 활용한 붕산 처리를 통해 황화물계 전해질과의 전기화학적 부반응을 억제함과 동시에 활물질 표면 리튬이온의 이동을 원활하게 하는 데 성공했다.

오필건 교수는 “이번 연구는 양극재의 구조적 안정성을 크게 높여 전고체전지의 사이클 안정성을 향상함으로써, 전고체전지 상용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.