동국대 물리학과 손정인 교수와 국민대 신소재공학과 홍승현 교수로 구성된 공동연구팀이 리튬 이온 전지에서 사용되는 양극과 음극의 필요 메커니즘을 동시에 충족하는 '양쪽 전극 친화형 야누스 구조' 기반 복합 폴리머 고체 전해질을 개발했다고 29일 동국대가 밝혔다.
뉴시스 보도에 따르면, 차세대 이차전지의 핵심 요소인 '고체 전해질'은 화재 위험이 있는 액체 전해질의 단점을 보완하며 분리막 기능까지 수행해 주목받고 있다.
그러나 양극 및 음극의 반응 표면에서 각 전극이 요구하는 특성이 달라, 두 전극의 요구 조건을 동시에 만족시키는 '양쪽 전극 친화형 고체 전해질' 기술 개발이 중요한 과제로 남아있었다.
이에 연구팀은 양쪽 전극의 문제점을 동시에 해결할 '양쪽 전극 친화형 야누스 구조' 기반 복합 폴리머 고체 전해질을 개발했다.
연구팀은 양극에서는 리튬 이온의 이동을 극대화하고, 음극에서는 배터리 수명을 단축시키는 부반응을 효과적으로 억제하는 전해질을 설계했다. 해당 전해질은 '두 가지'의 다른 특성을 선택적으로 가진다.
특히 개발된 고체 전해질은 1600회 이상 충·방전 후에도 안정적인 성능을 유지했다.
손 교수는 "양극과 음극은 계면 안정성이나 이온의 이동 특성(수송 동역학) 등 요구 조건이 완전히 다르다"며 "이번에 개발한 야누스 구조 복합 고체 전해질은 각 양쪽 전극에 최적화된 기능을 선택적으로 구현해 안정성과 성능을 모두 해결한 것이 핵심"이라고 설명했다.
한편 해당 연구는 한국연구재단 나노 및 소재기술개발사업과 중견연구자사업 지원으로 수행됐으며 물리화학·소재·나노 분야 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials(IF=19.0, JCR 상위 4.5%)' 2025년 7월호에 게재됐다.
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