ETRI '에너지 밀도 20% 높인 이차전지 설계기술' 개발

집전체 제거한 신개념 셀 설계, 이차전지 무게↓
친환경·저비용 수계공정 적용, 국제 학술지 게재

[대전=뉴시스] ETRI가 집전체를 제거한 신개념 셀 설계기술로 이차전지의 에너지밀도를 높였다. 연구진이 신개념 이차전지 설계에 대해 논의하고 있다.(사진=ETRI 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 이차전지를 경량화활 수 있는 에너지밀도 향상 기술을 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 집전체를 제거해 이차전지의 무게를 줄일 수 있는 새로운 이차전지 셀 설계기술을 확보했다고 12일 밝혔다.

이차전지는 스마트폰, 전기자동차, 무인 항공기 등 일상생활과 산업전반에서 활용되는 12대 국가전략기술 중 하나로 에너지밀도가 매우 중요다.

집전체는 이차전지가 충·방전될 때 음극과 양극에서 전기적 반응이 일어날 수 있도록 돕는 역할을 하지만 집전체의 높은 밀도는 전지의 무게를 증가시키는 원인이 되기도 한다.

이번에 ETRI 연구진은 집전체 없이 분리막 위에 전극을 직접 도포하는 전극 설계 방안을 제시했다. 새 방안에는 친환경적이고 가격경쟁력이 우수한 수계공정이 적용됐다.

물에 대한 젖음성(Wettability)이 낮은 분리막 위에 전극을 균일하게 도포시키기 위해 수계공정에서는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol) 고분자 바인더를 활용했다. 또 연구진은 고려대학교와 공동 연구를 통해 이 고분자가 계면 안정성을 높일 수 있음을 이론적으로 검증했다.

새롭게 제시된 전극구조는 전해질이 원활하게 통과할 수 있어 전극을 다층으로 적층한 새로운 형태의 전지설계가 가능하고 이를 통해 기존 이차전지 대비 에너지밀도를 약 20% 높일 수 있다.

특히 새로 개발된 전극설계는 분리막의 안전성과 전극의 재활용 가능성이 높고 전극 내 전기화학 반응 분석을 용이하게 하는 등의 장점도 갖고 있다.

ETRI와 고려대학교 김용주 교수팀, 연세대학교 이용민 교수팀이 참여한 이번 연구 결과는 어드밴스드 에너지 머트리얼(Advanced Energy Materials)에 지난달 22일 게재됐다.(논문명:Separator-Supported Electrode Configuration for Ultra-High Energy Density Lithium Secondary Battery)

연구책임자인 ETRI 김주영 선임연구원은 "이차전지의 에너지밀도 개선에 활용될 수 있는 일종의 전지플랫폼을 개발했다"면서 "연구 결과를 기반으로 에너지밀도가 더욱 개선된 이차전지를 구현하고 고에너지밀도와 고출력이 동시에 가능한 전극 설계 등 후속 연구를 지속 수행할 예정"이라고 말했다.

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