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[캠퍼스 人+스토리] ‘新 고용량 양극재 바인더’ 개발, 고·연대 뭉쳤다

[캠퍼스 人+스토리] ‘新 고용량 양극재 바인더’ 개발, 고·연대 뭉쳤다

기사승인 2021. 12. 01. 15:10
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Advanced Energy Materials 논문 발표
고려대 연대
연구팀 모습. 왼쪽부터 문준수 고려대 박사, 김낙영 연세대 박사과정생, 김주명 UNIST 박사, 방준하 고려대 교수, 이상영 연세대 교수/제공=고려대
캠퍼스인스토리
고려대학교(총장 정진택)와 연세대학교(총장 서승환) 공동연구팀이 고에너지 리튬이온 전지의 핵심 소재인 고용량 양극재 바인더를 개발했다.

고려대는 방준하 화공생명공학과 교수팀이 이상영 연세대 화공생명공학과 교수팀과 함께 ‘양친성 병솔형 고분자’ 기반의 고용량 양극재용 바인더를 개발했다고 1일 밝혔다.

양친성 병솔형 고분자는 3차원 구조의 고분자로, 병솔형 구조로 인해 전극 내에서 효과적으로 분산이 되며, 충·방전 시 쉽게 분해되지 않아 안정적으로 성능을 유지할 수 있다.

전 세계적으로 고에너지 밀도의 리튬이온 전지의 수요가 계속 높아지고 있다. 특히 친환경 이슈와 함께 전기차 시장이 커짐에 따라 리튬이온 전지의 고용량, 빠른 충·방전을 위한 고전압 조건을 충족시키기 위해 효과적인 활물질 개발과 관련된 연구가 지속적으로 진행되고 있다.

그러나 전극의 핵심 소재 중 하나인 고분자 바인더 개발은 상대적으로 지지부진한 상황으로, 새로운 기능성 바인더 소재 개발의 필요성이 대두되고 있었다.

방 교수팀은 양친성을 가진 병솔형 구조의 고분자를 신규 바인더 소재로 디자인해 기존의 양극재 고분자 바인더가 가지고 있는 문제점을 해결했다. 또 균일한 전자 이온 전도 네트워크를 형성해 전기화학적·물리적으로 뛰어난 성능을 보이는 양극재 바인더를 개발했다.

이는 반복적인 충·방전 시에도 안정적으로 성능이 유지되는 것이 확인됐다. 이전 연구들에서 보고된 것보다 월등히 우수한 성능을 지닌 것이다.

방 교수는 “기존에 많이 사용되고 있는 PVDF와 같은 선형 고분자 바인더를 효과적으로 대체할 수 있는 새로운 바인더 핵심소재를 개발했다는 데에 큰 의미가 있다”며 “이를 통해 고에너지 밀도의 리튬이온 전지 개발이 더욱 활발히 이루어질 것으로 예상되며, 전기차와 ESS(에너지 저장시스템) 등 관련 산업 전반의 발전을 앞당길 수 있을 것”이라고 기대했다.

이번 연구 결과는 지난달 21일 에너지 소재 분야 세계적 학술지 ‘Advanced Energy Materials’온라인판에 실렸다.


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