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경희대 공동 연구팀, 면적당 용량 4배 높은 배터리 전극 개발
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경희대 공동 연구팀, 면적당 용량 4배 높은 배터리 전극 개발
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  • 승인 2020.08.27 03:26
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전극 제작 과정의 개념도.(경희대 제공)/뉴스1


(서울=뉴스1) 정지형 기자 = 경희대학교는 이정태 식물환경신소재공학과 교수와 Michael De-Volder 영국 케임브리지대학 교수 공동 연구팀이 기존 리튬이온 배터리보다 면적당 용량이 4~5배 높은 배터리 전극을 개발했다고 26일 밝혔다.

배터리 성능을 향상시키는 가장 쉬운 전략은 전기화학 반응을 하는 활물질 코팅 두께를 늘리는 방법이다. 하지만 활물질이 두껍게 코팅된 후막 전극은 내구성이 약한 문제가 있어 제조가 쉽지 않다.

이 교수 연구팀은 두꺼운 활물질 코팅이 지닌 단점을 극복하기 위해 액체전해질과 바인더의 '열유도상분리'를 응용해 3차원적으로 서로 연결된 기공구조를 가진 두꺼운 전극을 개발했다.

일반적으로 사용되는 전지의 전극 두께는 50㎛(㎛=100만분의 1m) 수준이다. 연구팀은 2㎜ 전극을 개발해 기존 배터리보다 소요되는 집천체와 분리막을 75~80% 수준으로 양을 줄였다.

또한 연구팀이 개발한 전극은 제조 속도가 빠른 롤투롤(Roll-to-roll) 공정을 이용할 수 있어 기존 배터리 제조 공정에 새로운 전극을 바로 활용하는 것도 가능하다.

이 교수는 "전극을 두껍게 만든다는 것 자체가 어려웠다"면서 "두께 조절도 자유자재로 가능하고 유연성도 있어 다양한 응용이 가능할 것이라고 기대한다"라고 말했다.

한편 연구 결과는 ’Bi-Continuous Phase Separation of Lithium Ion Battery Electrodes for Ultra-high Areal Loading‘라는 논문으로 '미국국립과학원회보(PNAS)' 온파인판에 현지시간으로 지난 19일 게재됐다.


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