커뮤니티 Community

한양대학교 화학공학과 임희대 교수와 한국전기연구원 박준우 박사 공동 연구팀이 전고체 배터리의 핵심 난제인 양극–전해질 계면 불안정성 문제를 해결할 수 있는 새로운 코팅 전략을 제안했다고 밝혔다. 이번 성과는 복잡한 공정이나 고온 열처리 없이도 균일하고 안정적인 코팅층을 형성할 수 있는 기술로, 차세대 전고체 배터리 상용화에 한 걸음 더 다가설 수 있는 전환점이 될 것으로 기대된다. 최근 전고체 배터리는 폭발 위험이 낮고 에너지 밀도가 높아 차세대 전지 기술로 주목받고 있다. 그러나 황화물계 고체전해질은 양극 활물질과 직접 맞닿을 경우 화학적 부반응이 발생해 성능 저하와 수명 단축으로 이어지는 문제가 있었다. 기존 코팅 연구는 고온 열처리나 복잡한 용액 공정이 필요하거나, 두꺼운 코팅층이 형성돼 오히려 이온 이동을 방해하는 한계가 있었다. 연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 상전환 이온전도체(Phase-Convertible Ion conductor, PCI)를 활용한 새로운 코팅 방식을 제안했다. PCI는 특정 조건에서 고체–액체 상전환이 가능한 물질로, 연구팀은 단순 혼합 과정에서 발생하는 마찰열을 활용해 순간적인 액화–재고체화 과정을 유도했다. 이를 통해 입자 표면이 고르게 적셔지며 초박막·균일 코팅층이 형성되었고, 별도의 고온 열처리나 복잡한 공정이 필요하지 않다는 장점을 확인했다. 실험 결과, 자가유동 코팅을 적용한 양극 소재는 황화물계 고체전해질과의 계면 부반응이 억제돼 초기 용량 유지율과 장기 수명이 크게 향상됐으며, 고전류 밀도 조건에서도 안정적인 출력 성능을 보였다. 또한 이 기술은 다양한 양극 및 음극 소재에 폭넓게 적용 가능해, 향후 전고체 배터리 성능 향상을 위한 핵심 기반 기술로 평가된다. 연구를 주도한 임희대 교수는 “이번 연구는 복잡한 문제였던 양극-전해질 계면의 불안정성을 단순하면서도 효과적인 방식으로 해결한 사례”라며, “확장 가능한 공정을 통해 전고체 배터리의 상용화에 한 걸음 더 다가갈 수 있을 것”이라고 말했다. 2025년 글로벌산업기술협력센터사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 에너지 분야 국제 학술지 『Advanced Energy Materials』에 9월 22일 온라인 게재됐다. 해당 논문 「Self-liquefying Conformal Nanocoatings via Phase-Convertible Ion Conductors for Stable All-Solid-State Batteries」에는 한양대 박선진 연구원과 김동희 연구원이 공동 제1저자로, 한양대 임희대 교수와 한국전기연구원 박준우 박사가 교신저자로 참여했다.