충남대-동국대, 박막공정 기반 유무기 하이브리드 양극재 개발

   ‘Energy and Environmental Materials’ 논문 게재

충남대 윤순길 교수.

[더팩트ㅣ대전=이영호 기자] 충남대학교 윤순길 교수 연구팀과 동국대 김현석 교수팀이 박막공정을 활용한 유무기 하이브리드 양극재(ZnO-PTFE)를 개발하고 놀라운 성능 지표와 인상적인 비용량을 확인했다고 18일 밝혔다.

이번 연구 성과는 에너지 분야 저명 국제 학술지 ‘Energy and Environmental Materials’(IF: 15.0)에 게재됐다.

공동 연구팀은 이번 연구에서 박막공정인 RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering) 공정을 기반으로 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 ZnO을 동시에 스퍼터링함으로써 ZnO/PTFE 복합 박막을 제조했고 이를 배터리의 양극재로 적용했다.

연구팀의 하이브리드 양극재는 단일 ZnO 양극 소재보다 100사이클까지 훨씬 뛰어난 용량 유지력을 나타냈는데 이는 PTFE 바인더를 사용해 박막 배터리의 활물질에 대한 응력을 줄이고 Li+ 이온의 삽입 및 탈리 과정에서 부피 변화 효과를 완화하는 역할을 수행했기 때문이다.

이번 연구에서 윤순길 교수팀은 ZnO/PTFE 박막공정을 담당해 양극 물질로써 활용하기 위한 우수한 성능의 하이브리드 양극재(ZnO-PTFE)를 개발했으며 동국대 김현석 교수팀은 이를 활용해 이차전지의 양극 물질로서의 응용을 위한 전극 특성 향상 연구를 진행했다.

윤순길 교수는 "이번 선구적인 연구는 박막 리튬이온 배터리의 중요한 문제점을 해결할 뿐만 아니라 활물질 안정화를 위한 바인더 사용에 대한 귀중한 통찰력을 제공한다"며 "이번 하이브리드 양극재 발견이 보다 효율적이고 안정적인 에너지 저장 솔루션을 위한 길을 열고 차세대 박막 배터리 기술의 미래 개발에 대한 희망이 되길 기원한다"고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.

tfcc2024@tf.co.kr

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