수분에 손상된 고체전해질 PBA로 생기 되찾다

수분에 약한 황화물계 고체전해질 복구하는 신소재 개발

[포항=뉴시스] 송종욱 기자 = 포스텍 연구팀이 '프러시안 블루 유사체'를 활용해 손상된 황화물계 고체전해질 성능을 되살리는 기술을 개발했다. 사진 왼쪽부터 포스텍 배터리공학과·신소재공학과 이상민 교수, 배터리공학과·화학공학과 조창신 교수, 배터리공학과 통합과정 고수민 씨, 화학공학과 박사과정 정혜빈 씨. (사진=포스텍 제공) 2025.11.13. [email protected]

[포항=뉴시스]송종욱 기자 =

[포항=뉴시스] 송종욱 기자 = 포스텍 연구팀이 '프러시안 블루 유사체(PBA)'를 활용해 손상된 황화물계 고체전해질 성능을 되살리는 기술을 개발했다. 사진은 대기 노출에 따른 MPB-LPSCl 소재와 LSPCl 소재의 열화 거동 비교 : PBA의 수분·가스 흡수 능력에 기반한 수분 안정성 향상과 성능 회복 효과. (사진=포스텍 제공) 2025.11.13. [email protected]

PBA는 내부에 물과 기체를 흡수할 수 있는 구조로, 수분에 의한 손상을 막을 뿐만 아니라 이미 열화된 전해질의 성능까지 회복하는 역할을 한다.

연구팀은 망간(Mn) 기반 PBA를 LPSCl과 혼합해 복합 전해질(MPB-LPSCl)을 제작했다.

실험 결과, PBA를 4% 정도 첨가한 전해질은 초기 수준과 유사한 높은 이온전도를 유지하면서, 수분 노출 시 황화수소 발생량은 1/4, 일산화탄소 발생량은 1/10로 줄었다. 또한 500회의 충·방전 후에도 초기 용량의 85.4%를 유지하며, 동일 조건에서 기존 LPSCl은 100사이클 후 79.3%에 그친 것과 비교해 현저히 개선됐다.

특히 이미 수분에 노출돼 손상된 전해질도 PBA를 혼합하는 것만으로 복구 가능했다. 5% 상대 습도 환경에서 6시간 노출된 LPSCl은 10사이클 후 용량이 급격히 감소했지만, MPB를 혼합한 경우 500사이클 동안 99.9% 쿨롱 효율과 95.2% 용량 유지율을 기록했다.

조창신 교수는 “PBA는 단순 보호재를 넘어, 손상된 전해질을 되살리는 역할을 한다"며 "전고체전지 상용화를 앞당길 중요한 전환점이 될 것"이라고 말했다.

이상민 교수는 "이번 기술로 습도에 민감한 황화물계 소재의 생산 신뢰성을 크게 높일 수 있다"고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 산업통상자원부 에너지 국제 공동 연구, 과학기술정보통신부 지역 혁신 메가프로젝트 사업, 산업 혁신 인재 성장 지원(R&D) 사업의 지원을 받아 수행됐다.


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