가천대 최정현 교수 공동연구팀, 건식 공정 활용 리튬 이온 전지 고효율 음극 구현

(왼쪽부터)가천대 최정현 교수, 숙명여대 류원희 교수. 가천대 제공

가천대 화공생명배터리공학부 최정현 교수 연구팀이 숙명여대 화공생명공학부 류원희 교수 연구팀과 공동으로 최근 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 전지용 고효율 음극 구현에 성공했다.

이번 연구는 배터리 제조에서 주목받고 있는 건식 공정을 활용해 전기화학적 안정성과 기계적 내구성을 크게 향상시키는 성과를 거뒀다.

현재 전기차는 여전히 주행거리가ㅏ짧다는 한계가 있으며 이를 해결하려면 에너지 밀도를 높이고 가격경쟁력을 확보할 수 있는 기술 혁신이 필요한 상황이다.

배터리 제조에서 바인더로 사용되는 기존 폴리테트라플루로에틸린(PTFE)은 충전 시 음극에서 리튬 이온과 비가역적 반응을 일으켜 배터리 성능 저하를 유발했으나 연구팀은 음극 첨가제를 도입해 PTFE의 안정성을 높이고 고체 전해질 계면층(SEI)을 안정화하는 데 성공했다.

이를 통해 기존 건식 기반 음극의 초기 효율 대비 7% 이상 개선된 92.4%의 초기 효율을 달성, 건식 전극 기술의 상용화를 저해하던 음극 전극의 PTFE 바인더 분해 문제를 해결했다.

이번 연구 결과는 화학공학 분야 세계적 학술지인 ‘케미컬엔지니어링저널(IF: 13.3)’에 이달 중 ‘이중 바인더 시스템을 활용한 초후막 및 내구성 배터리 전극 제작을 위한 음극 계면 안정화 건식 공정’이라는 제목으로 게재될 예정이다.

최 교수는 “건식 공정 기술은 기존 배터리 제조 공정의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 기술로 이번 연구는 상용화의 중요한 전환점이 될 것으로 본다”며 “효율 배터리 제조를 통해 배터리 시장의 지속가능한 성장에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

박용규 기자 pyk1208@kyeonggi.com