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[IT뉴스]커피믹스 제조법 들어간 ‘고용량 이차전지’

온카뱅크관리자

2025-04-08 11:37:31

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">전기연·재료연 공동연구팀 성과 <br>분무 건조 기법, 건식 공정에 활용 <br>활물질 함량 98%, 세계 최고수준</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="bV1Ph5MUHa">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="09b1c51e04d874b8f101fec772a2bc05eb619814d0850829b0b77f307205846f" dmcf-pid="KftQl1RuXg" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="고용량 이차전지 건식 전극을 개발한 한국전기연구원·한국재료연구원 공동 연구팀. 윤지희(앞줄 왼쪽) 재료연 박사와 황인성(앞줄 오른쪽) 전기연 박사  [한국전기연구원 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/08/ned/20250408113146880gipx.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="BlRObMhLHN" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/08/ned/20250408113146880gipx.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            고용량 이차전지 건식 전극을 개발한 한국전기연구원·한국재료연구원 공동 연구팀. 윤지희(앞줄 왼쪽) 재료연 박사와 황인성(앞줄 오른쪽) 전기연 박사 [한국전기연구원 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="101afdd29ddb045483933f4270550fec0abdbc56b6a7804556099729f1232299" dmcf-pid="94FxSte71o" dmcf-ptype="general">한국전기연구원(KERI)은 한국재료연구원(KIMS)과 함께 고용량 이차전지 구현을 위한 ‘분무건조 기술 기반의 고성능 건식 전극 제조기술’을 개발했다고 8일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="a237cdbee7c621075c5fdf8256d440e04c7902af8b9f77a5398625304c2204fd" dmcf-pid="20lzAhbYtL" dmcf-ptype="general">이차전지 전극은 전기에너지를 저장하는 ‘활물질’과 전기의 흐름을 돕는 ‘도전재’, 그리고 일종의 접착제인 ‘바인더’를 섞어 제조된다. 이들을 섞는 방법에는 용매를 활용하는 ‘습식 공정’과 용매 없이 고체 상태의 파우더로 섞는 ‘건식 공정’이 있다. 건식 공정은 습식 공정보다 친환경적인 데다, 이차전지의 에너지 밀도를 높일 수 있는 기술로 큰 주목을 받고 있지만, 활물질·도전재·바인더를 균일하게 혼합하는 데 많은 한계가 있었다.</p>
          <p contents-hash="350230438975d651658110f86a0c3e3a2dcd7aa955129174ccbbee4c17dfbfe6" dmcf-pid="VpSqclKGZn" dmcf-ptype="general">이에 전기연과 재료연은 식품이나 제약 업계에서 널리 사용될 정도로 양산성이 검증된 ‘분무 건조(spray drying)’ 기법을 건식 공정에 활용했다. 먼저 재료연 연구팀은 활물질과 도전재를 액체 슬러리 형태로 섞은 다음 유리관으로 된 고온의 챔버에 분사했다. 챔버 내부의 높은 온도로 인해 용매는 순식간에 증발되고, 고르게 혼합된 활물질-도전재 복합 분말만 얻어내는 원리다. 이는 커피 농축액을 분사하면서 뜨거운 바람을 가해 고체 형태의 분말을 얻는 커피믹스 대량생산 방식과 동일한 공법이다.</p>
          <p contents-hash="796f674f6a32f3a2e84999f00a53981b6e12ef90ca0c9ac233f2bd7851d573f5" dmcf-pid="fUvBkS9Hti" dmcf-ptype="general">분무 건조 기법으로 만들어진 활물질·도전재 복합 분말은 건식 공정의 오랜 노하우와 기술력을 보유 중인 전기연 연구팀에 의해 고용량 전극으로 탄생했다. 연구진은 활물질·도전재 분말을 바인더와 혼합한 뒤, 특수 설계된 장비를 통해 바인더를 실처럼 가닥으로 늘려내는 일명 ‘섬유화(Fibrillation)’ 작업을 진행했다. 이러한 섬세한 공정을 통해 활물질-도전재-바인더가 구조체로서 더욱 잘 엮어지고, 정교하게 결합될 수 있었다. 마지막으로 연구진은 결합된 활물질-도전재-바인더를 밀도가 균일한 얇은 필름 형태로 만들어내는 ‘캘린더링(Calendering)’ 과정을 거쳤고, 배터리용 전극까지 제조할 수 있었다.</p>
          <p contents-hash="42a262b964389d09b3e72ae9be83f6447708128522fda3339ae331acf7026dfd" dmcf-pid="4uTbEv2XtJ" dmcf-ptype="general">공동 연구팀은 다수의 실험을 통해 도전재 함량을 기존 건식 전극 문헌에 보고되는 2~5%에서 0.1% 수준까지 획기적으로 낮췄고, 활물질 함량은 세계 최고 수준인 98%까지 달성하는 데 성공했다. 또한 해당 방식으로 제조된 건식 전극은 상용 전극(2~4mAh/㎠)의 2~3배 수준인 약 7mAh/㎠의 면적당 용량을 달성했다.</p>
          <p contents-hash="16d8423f4d52fdfc44410b4e71615e84e84e4695cdeb6576bacfb4ce7143563d" dmcf-pid="87yKDTVZGd" dmcf-ptype="general">황인성 전기연 차세대전지연구센터 박사는 “전극 내부 소재들의 최적 조합으로 에너지 밀도와 성능 향상에 기여할 수 있고, 전고체전지나 리튬황전지 등 차세대 전지 분야에 모두 적용될 수 있다는 점에서 파급력이 크다”고 말했다.</p>
          <p contents-hash="b4dbfdeed038a0e883b54587810c01a042c5230b914a2295bbe02ff482222345" dmcf-pid="6zW9wyf5Ze" dmcf-ptype="general">윤지희 재료연 융·복합재료연구본부 박사는 “후속 연구를 통해 공정 비용 절감과 양산성 개선을 진행하고 기술 성숙도를 높여, 향후 기업체 기술이전도 추진할 계획”이라고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="3ce782d58f81e0e64341959331982db958b89dee202b4026d62f351d6f67fcda" dmcf-pid="PqY2rW411R" dmcf-ptype="general">이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’ 최근호에 게재됐다. 구본혁 기자</p>
         </section> 
        </div> 
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