ETRI, 전고체 이차전지용 전도성 음극 바인더 개발

국내 연구진이 전고체 이차전지용 전도성 바인더소재를 개발하는 데 성공했다.

친환경적이면서 단순화된 제조공정을 통해 에너지밀도를 극대화할 수 있어 고성능 전고체 이차전지 구현에 기여할 전망이다.

12일 한국전자통신연구원(ETRI)에 따르면 차세대 이차전지로 각광받는 전고체 이차전지는 전해질을 액체에서 고체로 바꿈으로써 안전성과 에너지 저장 밀도를 높인 전지 시스템이다.

배터리에서 음극은 양극에서 이동한 리튬이온의 저장소 역할을 한다. 특히 음극재는 배터리의 충전속도와 수명 및 안정성을 결정하는 중요한 요소다.



이번에 ETRI 연구진이 개발한 전도성 바인더는 음극에 적용되는 음극재의 일종이다.

바인더는 전고체 배터리의 성능을 보장하지만 활물질 입자 간 계면 저항을 낮추는 이온 전도성 바인더의 적용이 요구되고 있다.

연구진은 상용화된 셀룰로오스계 소재를 이용, 대량생산에 최적화된 산처리 공정을 통해 고품질 이온 전도성 바인더를 개발했다.

연구진은 개발된 바인더를 흑연 음극구성에 적용해 새로운 전극 구조를 만들었다.

연구진의 전극 구조는 제조공정 단순화 및 에너지밀도 극대화를 위해 전해질 성분이 완전히 배제됐으며, 더 많은 활물질로 구성돼 있다.

연구진은 다양한 전기화학 평가 및 분석을 통해 기존 비전도성 바인더 대비 충방전 과전압 약 30% 감소 및 고율 충방전 성능 약 40% 증가 등 흑연 활물질 입자 계면에서 전도성 향상 효과를 확인했다.

연구 총괄책임자인 ETRI 이영기 박사는“그동안 액체상 전해질로 인해 가려져 있었던 전도성 바인더의 성능을 최대한 활용할 수 있는 전지시스템을 찾은 결과”라며 연구의미를 설명했다.

ETRI 연구진은 향후 전고체 전지용 고에너지밀도 전극 구현을 위해 고용량 음극 소재로의 확대 연구를 진행할 계획이다.

한편, 이번 연구성과는 에너지 소재 분야의 세계적인 학술지인 ‘에너지 스토리지 머티리얼즈’ 온라인판에 최근 게재됐다.

km5030@news1.kr