양극활물질·고체전해질 최적 혼합 실현 
특수 장비 개발·활용 복합소재 개발···
관련 연구, 상위 5% 국제 학술지 게재

하윤철 박사(왼쪽)를 비롯한 KERI 연구진이 전고체전지용 양극활물질과 고체전해질을 최적으로 혼합하기 위한 블레이드 밀 장비에서 포즈를 취하고 있다

전고체전지 실용화를 막는 난제를 해결하기 위해 국내 연구진들이 하나로 뭉쳤다. 한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터 하윤철 박사는 경희대 응용화학과 김병곤 교수팀, 중앙대 에너지시스템공학부 문장혁 교수팀, 부산대 재료공학부 이승기 교수팀과 함께 전고체전지(황화물계)용 양극활물질과 고체전해질을 최적으로 혼합할 수 있는 기술을 개발했다.
전고체전지는 화재나 폭발 위험이 극히 낮아 차세대 전지로 주목받고 있지만, ‘고체’라는 키워드 특성상 기존 ‘액체전해질’ 기반의 전지보다 기술력이 훨씬 요구되고, 제조가 어렵다. 
특히 전극판 제조에 있어서 내부의 양극활물질과 고체전해질, 도전재 및 바인더의 효과적인 혼합과 분산은 난제 중의 하나로 알려져 있다. 
전자와 리튬이 잘 전달될 수 있는 구조로 채널(통로)을 만들어야 하고, 접촉면에서의 계면 저항도 낮아야 하는 등 조건이 매우 까다롭기 때문이다.

양극활물질과 고체전해질이 최적으로 혼합되어 성능이 높아진 KERI 전고체전지

이에 KERI 및 대학 연구팀은 양극활물질에 고체전해질을 부분 코팅하는 방법을 활용했다. 
특수 장비인 ‘블레이드 밀(blade mill)’을 개발해 다양한 형태의 고체전해질 코팅 구조를 연구하고, 양극활물질과의 최적 혼합 비율 등을 실험 및 검증할 수 있었다. 
이후 다양한 시뮬레이션을 통해 전고체전지의 ‘활물질 이용률’과 ‘율특성’을 향상시킬 수 있는 다수의 데이터를 확보했다.
그 결과를 시제품(파우치 셀)까지 적용해 전고체전지의 성능 향상을 확인했다.
관련 연구 내용들은 에너지 분야 국제 저명 학술지인 ‘에너지 스토리지 머티리얼스(Energy Storage Materials)’에 논문이 게재됐다. 
학술지의 영향력을 평가하는 ‘JCR Impact Factor’는 18.9로, 해당 분야 상위 5%에 속한다.
하윤철 박사는 “최적의 비율로 고체전해질이 부분 코팅된 양극활물질 복합소재를 통해 전극판의 기능성을 높이고, 전고체전지 성능 향상에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 전했다.
기술 관련 특허까지 확보한 KERI는 관련 수요업체를 발굴해 상용화를 추진한다는 계획이다.