전고체 배터리 상용화 새 길 열었다…이온 전도도 획기적 향상

(대전=뉴스1) 이동원 기자 = 한국연구재단은 고려대학교 강용묵 교수 연구팀이 전고체 배터리 상용화를 앞당길 새로운 전략을 제시했다고 23일 밝혔다. 연구팀은 고체전해질 내 리튬이온 원자의 진동과 움직임을 정밀하게 추적하고 제어하는 방식으로 이온 전도도를 획기적으로 향상시켰다.

안전성과 에너지 밀도가 높아 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리 개발의 핵심은 리튬이온의 통로 역할을 하는 고체전해질의 이온 전도도 향상에 있다. 기존의 결정 구조 분석으로는 무질서 구조가 이온 이동에 미치는 영향을 밝히는 데 한계가 있었지만, 강 교수팀은 리튬이온 원자의 이동과 진동 같은 동적인 특성에 초점을 맞췄다.

연구팀은 분광학적 분석과 머신러닝 기반 포논 해석 기법으로 원자의 진동 변화를 추적했다. 그 결과, 산화물계 고체전해질에 첨가되는 탄탈럼(Ta) 도핑이 격자 내 무질서를 증가시키고 비조화 포논을 활성화하여 여러 이온이 동시에 움직이는 '집단적 이동'을 촉진함을 실험적으로 입증했다.

강용묵 교수는 "원자 진동 제어가 이온 전도도 향상의 가장 중요한 원인임을 밝혀냈다"며 "이는 차세대 배터리 소재 개발의 토대가 될 것"이라고 강조했다. 이번 연구 성과는 화학 분야 국제학술지 '미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)'에 지난 9월 6일 게재됐다.

newskija@news1.kr