중국 과학자들이 전고체 리튬 배터리 기술의 돌파구를 마련하며 대량 생산의 문을 열었다.

(이차이) 10월 9일 -- 중국과학원 물리연구소의 황쉐제 교수가 이끄는 연구팀이 세계 최초로 "외부 압력이 필요 없는 황화물 전해질 전고체 리튬 배터리" 기술을 개발 중이며, 이는 대량 생산을 가로막는 계면 문제 해결 방안을 제시한다.

황 교수는 어제 이차이와의 인터뷰에서 이 기술은 연구팀, 화중과학기술대학, 그리고 중국과학원 닝보재료기술공정연구소가 공동 개발했으며, 혁신적인 음이온 조절 메커니즘을 통해 전고체 리튬 배터리에서 리튬 전극과 황화물 고체 전해질 간의 긴밀한 접촉을 실현하여, 배터리의 실용화에 핵심 기술 지원을 제공한다고 밝혔다.

차세대 에너지 저장 기술의 '성배'로 불리는 전고체 리튬 배터리는 오랫동안 고체 전해질과 리튬 금속 전극 사이의 긴밀한 접촉을 유지하는 어려운 문제에 직면해 있었다. 기존 방식은 부피가 큰 외부 장비로 일정한 압력을 지속적으로 가해야 했기에, 배터리가 너무 크고 무거워 실용적이지 못했다.

이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 10월 7일 네이처 지속가능성에 발표한 연구 결과에 따르면, 황화물 고체 전해질에 요오드 이온을 도입했다. 작동 중 이 요오드 이온은 전기장 아래에서 전극 계면으로 이동하여 요오드가 풍부한 계면을 형성한다.

이 계면은 리튬 이온을 능동적으로 끌어당겨 모든 틈과 기공을 자동으로 채워 전극과 전해질 간의 긴밀한 접촉을 유지시킨다.

이 기술을 바탕으로 제조된 프로토타입 배터리는 표준 테스트 조건에서 수백 회의 충방전 사이클 후에도 안정적이고 우수한 성능을 보여, 기존 동종 배터리의 수준을 크게 뛰어넘었다.

황 교수를 인용한 신화통신의 어제 보도에 따르면, 이 기술은 향후 500와트시/킬로그램 이상의 에너지 밀도를 가진 배터리를 가능하게 하여 전자 기기의 배터리 수명을 최소 두 배로 늘릴 수 있다.

황 교수는 이번 돌파구가 고에너지 밀도 전고체 리튬 배터리 개발을 가속화할 것이며, 이는 휴머노이드 로봇, 전기 항공, 전기차 등 분야에서 중요 역할을 하여 더 안전하고 효율적인 에너지 솔루션을 제공할 것이라고 강조했다.

이 연구는 고체 배터리의 상용화를 가로막던 핵심 병목 문제를 근본적으로 해결하여 실용화를 향한 결정적 진전을 이뤘다고 메릴랜드 대학교의 고체 배터리 전문가 왕춘성이 밝혔다.

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