충남대와 전남대 공동 연구팀이 높은 온도에서도 폭발 위험 없이 안전하게 작동하는 차세대 반고체전지 기술을 개발하고 초미세 공간 속 리튬 이온의 움직임을 세계 최초로 규명했다.
충남대 신소재공학과 박상백 교수와 전남대 기계공학부 차진혁 교수 공동연구팀은 액체 상태로 흐르던 전해질을 1차원 나노 구조의 금속유기골격체(MOF) 내부, 서브나노미터 수준의 초미세 공간에 완전히 가두는 데 성공했다.
이를 통해 전해질 전체를 흐르지 않는 반고체 상태로 만들었으며, AI 기반 시뮬레이션을 활용해 머리카락 굵기보다 수만 배 작은 초미세 공간 속에서 리튬 이온이 어떻게 움직이는지를 세계 최초로 밝혀냈다.
이번 연구 결과는 나노·에너지 소재 분야 세계적 학술지인 ‘Nano-Micro Letters’(IF: 36.3, JCR 상위 1% 이내)에 1월 5일자 온라인판으로 게재됐다. 이번 연구는 충남대 Minh Hai Nguyen 박사가 제1저자, 충남대 박상백, 전남대 차진혁 교수가 공동 교신저자로 참여했다.
기존 리튬전지는 액체전해질이 사용돼 고온이나 충격에 노출될 경우 불이 붙거나 폭발할 위험이 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 액체전해질이 흐를 수 없도록 구조적으로 가두는 방식을 선택했다.
그 결과, 전해질은 겉보기에는 고체처럼 안정적이면서도 리튬 이온은 자유롭게 이동할 수 있는 반고체 전해질 상태를 유지하며 이번 연구에서는 이러한 구조적 설계를 통해 액체전해질의 100% 반고체화를 구현하는 데 성공했다.
