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젤리 재료 한천 이용해 리튬 이차전지 성능 획기적으로 향상

포항공대 등 공동연구팀 열화현상 억제 분리막 개발
한천 이용한 전지 분리막
한천 이용한 전지 분리막[포항공과대학교 제공]

(포항=연합뉴스) 손대성 기자 = 젤리 재료로 알려진 한천을 이용해 전기자동차 등에 사용하는 이차전지 성능을 높이는 방안이 나왔다.

포항공과대학교(POSTECH)는 화학과 박수진 교수, 송우진 박사팀이 울산과학기술원(UNIST) 최남순 교수, 한정구 박사, 신명수 연구원, 울산과학대 유승민 교수 연구팀과 공동으로 이차전지의 열화현상을 억제할 수 있는 한천 분리막을 개발했다고 3일 밝혔다.

그동안 유기 전해질 기반의 리튬 이차전지는 고온 환경에서 불안정한 반응을 보여 전해액이 흘러나오는 문제가 있었다.

고전압·고용량 리튬 이차전지가 고온에서 성능이 떨어지는 열화현상은 전기차 상용화 걸림돌로 작용했다.

연구팀은 전지 열화현상을 해결하기 위해 물을 좋아하는 성질(친수성)을 가진 한천에 주목했다.

해조류에서 추출한 한천은 가루로 만들어 물을 부어 섞으면 젤리처럼 물을 붙잡아 두는 성질이 있다.

연구팀은 유기 실리콘계 화합물을 통해 한천 친수성을 조절해 균일한 구멍이 많은 고분자 막을 개발했다.

이 분리막은 유연하면서도 고온에서 열변형 없이 다공성 구조를 유지하는 특성을 보였다.

연구팀은 한천을 이용해 전극을 물리적으로 안정화하는 양극재 바인더도 개발했다.

한천 기반 분리막과 바인더는 기존 리튬염 기반 전해질을 사용했음에도 고온에서 불안정한 반응을 억제하고 용출된 양극 물질을 흡착해 안정성이 좋아졌다.

또 문제가 된 음극 표면의 저항층 피막형성을 억제하고 전해질에 잘 젖는 한천 장점 덕분에 리튬이온 전도성이 증가해 빠른 충전 성능을 보였다.

연구 성과는 세계적 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼스에 실렸다.

박수진 포항공대 교수는 "값싼 한천을 이용해 만든 다기능성 분리막과 바인더는 다양한 고성능 전지에 적용할 수 있는 소재로 고온에서 안정적인 배터리 운용에 크게 이바지할 것으로 본다"고 말했다.

sds123@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2019/04/03 11:32 송고

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