서울대 연구진이 차세대 리튬금속 배터리 전해질 성능을 높일 수 있는 유기-물리화학적 성질을 최초로 발견했다.

8일 서울대는 임종우 자연과학대 화학부 교수 연구진이 불소를 제거한 유기분자로 리튬금속음극 안정성을 대폭 향상해 1천500회 이상 충·방전 사이클을 구동하는 데 성공했다고 밝혔다.

차세대 리튬금속 배터리는 기존 흑연전극 대비 용량이 10배 높지만, 내부 전해질이 리튬금속에 의해 쉽게 분해돼 소모되면서 수명이 저하되는 문제가 있었다.

기존 전해질에 사용하는 용매로는 흔히 불소화 유기분자를 사용하는데, 불소화 유기분자는 리튬금속에 쉽게 분해돼 수명 성능이 낮고 가격이 비싸며 환경 오염을 일으키는 문제가 지적돼 왔다.

연구진은 기존 리튬금속전지를 위한 최적의 전해질 디자인 규칙이 명확하게 제시되지 않았다는 점에 주목해 전해질과 리튬이온이 최적의 상호작용을 만들어 낼 수 있는 유기분자의 유기-물리화학적 디자인 규칙을 최초로 제시했다.

이들이 제시한 규칙에 따르면 특정한 유기분자는 불소를 포함하지 않더라도 높은 효율과 안정성을 띤 전해질로 사용될 수 있었다.

이 같은 방식은 리튬금속전지의 수명과 가격경쟁력, 환경친화성을 대폭 높이는 것으로 평가된다.

이 연구 논문은 학술지 '네이처 커뮤니케이션'(nature communications)에 이달 4일 게재됐다.

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