13일 한국전자통신연구원(ETRI)에 따르면 고체 전해질 없이 활물질 이황화티타늄(TiS2)만을 사용해 양극을 구성하는 새로운 전극 구조를 개발했다. 앞서 흑연을 기반으로 한 음극 구조를 개발한 바 있다.

충전 후 재사용이 가능한 이차전지, 그중에서도 화재에 취약한 액체 대신 고체를 전해질로 활용하는 '전고체 이차전지'는 전자 전도를 담당하는 도전재, 이온 전도를 맡는 고체 전해질, 에너지 저장 역할 활물질, 이들을 물리·화학적으로 잡아주는 바인더로 구성된다.

리튬이온이 원활하게 이동하려면 고체 전해질이 필요하지만 그만큼 활물질이 적게 들어가 에너지 저장에 한계가 있다.

또 황화물계 고체 전해질이 포함된 복합 전극의 경우, 높은 화학 반응성으로 용매와 바인더 선택이 까다롭고 수분을 극도로 제어해야 하는 등 제조공정도 어려워진다.

ETRI는 고체 전해질 없이 TiS2에 압력을 줘 입자 간 빈틈이 없게 만든 활물질과 바인더로만 양극을 구성하는 전지 구조를 제안했다.

리튬이온이 직접 TiS2 입자들을 통해 원활하게 확산했으며 전해질 대신 활물질 함량을 늘릴 수 있어 에너지밀도는 1.3배 이상 높아졌다.

용매와 바인더 선택도 자유롭고 기존 리튬이온전지의 극판 제조공정도 그대로 활용돼 전고체 이차전지 성능과 가격경쟁력 향상에 크게 이바지할 수 있다.

ETRI 이영기 지능형센서연구실 책임연구원은 "음극과 양극 모두에서 활물질만으로 이온을 확산할 수 있다는 것을 최초로 확인했다. 에너지밀도를 더 향상할 핵심 원천 기술을 확보하고 상용화에 이바지하겠다"라고 말했다.