창원대 소재혁신선도 플랫폼 교육연구단의 '고체전해질 redox activity에 의한 micro-short circuit 및 기계적 파괴 현상 연구 내용' 및 논문 오영선 제1저자(왼쪽)와 김민형 제2저자. (사진=창원대 제공)

창원대학교는 BK21 소재혁신선도 플랫폼 교육연구단의 오영선(제1저자), 김민형(제2저자) 학생, 임형태 교수(교신저자) 등이 참여한 '황화물계 고체전해질의 redox activity에 의한 기계적 파괴 메커니즘에 관한 연구(Redox activity of Li2S–P2S5 electrolyte inducing chemo-mechanical failure in all-solid-state batteries comprising sulfur composite cathode and Li–Si alloy anode)'가 화학공학 분야 국제저명 학술지인 'Chemical Engineering Journal(Impact Factor 13.273, 화학공학분야 상위 2.45%)' 최신호(온라인 판 2022년 4월 6일)에 게재됐다고 25일 밝혔다.

논문에 따르면 전고체 리튬이차전지는 기존 리튬이온전지에 비해 에너지 밀도가 높고, 폭발이나 화재의 위험성이 사라지기 때문에 향상된 안전성을 기대할 수 있다. 하지만 전해질/전극 계면 저항 증가 및 제한적인 전기화학안정창(electrochemical stability window) 때문에 상용화에 어려움을 겪고 있는 실정이다.

이번 연구에서는 고용량 전극(Li-Si 합금 및 Sulfur-C 복합체)이 적용된 황화물계 전고체전지를 제조했고, cut-off voltage 조건에 따른 고체전해질의 redox activity와 mechanical failure 간의 상관관계를 규명하는 데 성공했다. 특히 고용량 Li-Si 합금 전극과의 상호작용에 의해 micro-short circuit 현상이 전고체전지에서도 발생할 수 있음을 최초로 보고했다는 점에서 더욱 의미가 깊다고 할 수 있다.

한편 이 연구는 한국연구재단 '중견연구자지원사업'과 '4단계 BK21사업' 등의 지원을 받아 수행됐다.