포항공대 화학과 박문정 교수·통합과정 민재민씨 연구팀과 첨단재료과학부 손창윤 교수 연구팀이 정전기적 상호작용에 의해 구조를 제어할 수 있는 새로운 고분자 고체 전해질을 개발했다. 

이 연구는 기존의 2차원 패턴의 구조에 필연적으로 존재하는 ‘데드존(dead zone)’에서 이온의 이동도가 크게 떨어지는 문제점을 근원적으로 해결한 연구로 주목받고 있다. 

이 연구성과는 에너지·화학 분야 권위지 미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)에 게재됐다.
태생적으로 폭발 및 화재 위험이 있는 리튬이온전지 보다, 고체 상태의 전해질을 사용하는 ‘전고체 전지’의 이점이 많다. 전고체 전지는 리튬이온전지와 달리 음극과 양극 사이 분리막이 없어 전극과 전해질만으로 구성된다. 연구팀은 고분자 전해질 내 정전기적 힘을 제어해 새로운 나노구조의 전해질을 개발했다.

광범위한 분자 역학(extensive molecular dynamics) 시뮬레이션으로 컴퓨터를 기반으로 한 전해질 내부의 이온 분포를 국내 최초 계산했다. ‘옹스트롱(빛의 파장, 원자 사이의 거리를 재는 데 사용하는 길이의 단위)’ 단위에서 전하분포를 규명했다.

이 연구는 이종 금속에서만 나타났던 특별한 나노구조를 고분자 전해질 소재로부터 관측했다는 것이 독창적이며, 이 나노구조가 형성되는 원인을 실험과 이론적 계산을 통해 체계적으로 규명했다는 점에서 의의가 크다. 또한, 고분자 전해질에서 Å단위에서 전하분포를 제어함으로써 2차원 패턴 구조 대비 10배 이상의 높은 전도도를 가지는, 단단한 고체 전해질을 구현할 방법을 제시한 첫 사례이다. 김정현인턴기자