기계연구원, 성능 높은 리튬이온배터리 전극 설계 개발

기사내용 요약
성균관대와 공동연구 통해 요철형태의 전극 개발
휴대전화·전기차·전자기기 배터리 성능·수명 향상

[대전=뉴시스] 요철 형태로 제작된 이중층 구조의 전극(음극). *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 배터리 성능과 안정성을 크게 높일 수 있는 전극 설계기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국기계연구원은 나노역학장비연구실 현승민 책임연구원이 성균관대학교 이후정 교수 연구팀과 리튬이온배터리의 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 배터리 전극(음극) 구조를 개발했다고 17일 밝혔다.

공동연구팀은 음극을 이중층으로 구성하고 이온 전도성과 전기 전도성이 향상된 작은 소재가 용량이 큰 소재 사이사이에 존재할 수 있는 요철형태로 설계해 리튬이온배터리의 전극이 두꺼워도 고성능·고신뢰성을 유지할 수 있도록 했다.

일반적으로 리튬이온배터리의 전극은 슬러리(전지가 방전할 때 화학적으로 반응해 전기에너지를 생산하는 활물질)를 전극 전체에 골고루 배치할 수 있도록 코팅해 건조하는 방식으로 제작된다.

이에 따라 슬러리의 균일도가 배터리의 성능을 좌우하게 되고 전극이 두꺼워질수록 에너지 밀도와 균일도가 낮아져 고출력 환경에서 성능을 유지하기 어렵다.

하지만 이번에 개발된 배터리의 음극 구조는 전극이 두꺼워져도 전극 전체가 높은 에너지 밀도를 유지하면서 균일한 반응 안정성을 가질 수 있어 성능과 수명 향상에 크게 도움이 된다.

이번 연구 성과는 국제 저널 'Advanced Functional Materials(IF: 19.924)' 지난해 11월 10일 게재됐다.(논문명:Design Strategies toward High-Performance Hybrid Carbon Bilayer Anode for Improved Ion Transport and Reaction Stability)

현승민 책임연구원은 "기존 리튬이온배터리 소재와 공정을 활용하면서도 새 디자인 설계를 적용해 배터리의 성능과 수명을 향상시키는 효율적인 방법"이라며 "상용 스마트폰, 노트북과 같은 전자기기는 물론 고출력 환경에서도 높은 에너지 밀도가 요구되는 전기자동차, 소프트로봇에 적용할 수 있도록 기술을 고도화하겠다"고 말했다.

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