ETRI, 이차전지 에너지밀도 20% 높이는 셀 설계 기술 개발

집전체를 제거한 적층형의 신개념 이차전지를 개발한 ETRI 연구진. 왼쪽부터 김주영 박사, 이윤호 위촉연구원, 최재철 박사./ETRI

국내 연구진이 이차전지의 에너지밀도를 20% 높일 수 있는 셀 설계 기술을 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 집전체를 제거한 새로운 이차전지 셀 설계 방식을 개발했다고 12일 밝혔다. 집전체 제거로 이차전지의 무게를 줄이고, 이를 통해 무게 대비 성능인 에너지밀도를 개선했다.

집전체는 이차전지가 충·방전될 때 음극과 양극에서 전기적 반응이 일어날 수 있도록 돕는 역할을 한다. 그러나 집전체의 높은 밀도는 전지의 무게를 증가시키는 원인이 되기도 했다. 이에 따라, 산업계에서는 집전체의 두께를 최소화하는 방향으로 연구가 진행되고 있다.

ETRI 연구진은 집전체 없이 분리막 위에 전극을 직접 도포하는 새로운 전극 설계 방안을 제시했다. 분리막 위에 전극을 균일하게 도포하기 위해 수계 공정에서 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol) 고분자 바인더를 활용했다. 이렇게 만든 전극 구조는 기존과 달리 전해질이 원활하게 통과할 수 있었고, 신규 전극을 여러 층으로 적층한 새로운 형태의 전지 설계가 가능해졌다. 연구진을 이를 통해 에너지밀도가 20% 개선됐다고 밝혔다.

연구책임자인 ETRI 김주영 선임연구원은 “이차전지의 에너지밀도 개선에 활용될 수 있는 일종의 전지 플랫폼을 개발하고자 노력한 결과물”이라며 “특히 이번 연구는 ETRI 신진연구자의 지원·발굴을 위한 차세대주역 신진연구사업을 통해 이뤄져 더욱 의미가 있다”고 밝혔다.

참고 자료

Advanced Energy Materials(2024), DOI : https://doi.org/10.1002/aenm.202403655

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