[세종 = 뉴스핌] 김범주 기자 = 단국대학교는 본교 이병선(고분자시스템공학부) 교수팀이 고용량 리튬금속전지 수명을 기존보다 78% 향상한 호스트를 개발했다고 30일 밝혔다. 호스트는 리튬을 저장하는 공간이다.

리튬금속전지는 기존 리튬이온전지의 음극재를 흑연이 아닌 리튬으로 대체한 것을 말한다. 리튬은 현재까지 알려진 음극재 중 최상급의 에너지 밀도(기존 대비 10배)를 갖고 있으며, 이차전지에 가장 적합한 소재로 주목받고 있다.

고에너지밀도 전지 및 전고체전지의 음극재로는 리튬금속이 가장 많이 연구되고 있다. 다만 리튬금속은 충·방전을 거듭할수록 리튬 표면에 나뭇가지 모양으로 리튬이 수직으로 자라나는 이른바 '수지상(dendrite) 성장'이 발생해 전지의 수명과 안정성에 단점으로 작용해 왔다.

연구팀은 리튬 음극재에 3차원 은·탄소 나노섬유 호스트를 도입했다. 수지상 형성을 억제하기 위해서는 단위 면적당 전류밀도를 낮춰야 하는데 3차원 은·탄소 나노섬유 호스트를 도입해 면적을 넓혔다. 리튬과 친화도가 우수한 은나노입자로 면적 증가 효과도 있었다.

또 연구팀은 리튬 친화도가 낮은 백금 코팅층을 분리막에 도입했다. 일반적으로 수지상은 수직적으로 전착되는데, 백금 코팅층 분리막 도입으로 은·탄소 나노섬유에 수평적이며 조밀하게 호스트가 형성됐다.

특히 호스트가 리튬금속전지의 수지상 성장을 억제하고 전기적 단락 및 폭발과 화재에 억제 효과가 있는 점도 확인했다.

이 교수는 "이차전지 시장에 리튬금속전지 상용화를 앞당기는데 기여할 수 있을 것"이라고 평가했다.

/제공=단국대학교

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