단국대 원종호 교수, 점토광물 활용 이차전지 분리막 성능 향상 입증

원종호 교수. 단국대 제공

[천안]단국대학교는 에너지공학과 원종호 교수 연구팀이 점토광물을 활용한 이차전지 분리막이 기존보다 5배 이상의 성능이 높다는 사실을 규명했다고 16일 밝혔다.

단국대에 따르면 이차 전지에서 분리막은 양극과 음극을 분리해 이온을 통과시키는 역할을 하는, 안정성과 성능을 좌우하는 핵심 소재이다. 분리막에 주로 사용 중인 폴리올레핀계(폴리에틸렌, 폴리프로필렌) 소재는 제조 비용이 낮고 대량생산이 용이하지만 열 수축에 따른 내구성 저하, 리튬 덴드라이트 성장 문제로 인해 안전성과 수명 측면에서 한계가 있다. 산업계에서는 점토광물을 차세대 분리막 소재로 주목하고 있다.

원종호 교수 연구팀은 점토광물을 분리막 표면에 코팅해 1D·2D·3D 각 구조의 형태학적 특성이 분리막 성능에 미치는 영향을 분석했다. 점토광물 분리막의 열 안정성, 이온전도도, 기계적 내구성 변화를 검증해 기존의 폴리올레핀계 분리막 보다 5배 이상의 전해질 흡수율을 보이며 이차전지의 충방전 속도, 용량 및 수명을 모두 개선했다는 사실을 입증했다.

원 교수는 "이번 연구는 다양한 형태의 점토광물의 각 구조의 장단점 및 분리막 성능과의 관계를 분석하며 차세대 이차전지용 소재 설계에 넓은 적용 가능성을 제시했다"며 "수소 중심 에너지산업으로 전환 중인 보령시의 지역 특성과도 맞물려 차세대 이차전지 등 미래형 에너지 저장장치 기술로 확장될 가능성도 높다"고 밝혔다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 게재됐다. . 해당 연구에는 수소에너지학과에 재학 중인 대학원생 고인서 씨, 하서영 씨, 최종영 씨가 함께 참여했다. 연구는 보령시와 함께 수행하는 충청남도 지역혁신중심 대학지원체계(RISE) '보령시 수소산업 육성' 과제의 지원을 받아 진행됐다. 단국대는 보령시와 수소 에너지 생산·저장·활용 전주기 산업 생태계 조성을 위해 미래형 에너지 소재 연구와 전문 인력을 양성하고 있다.

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