가천대학교는 6일, 동 대학 화공생명배터리공학부 최정현 교수와 숙명여자대학교 화공생명공학부 류원희 교수가 기존 배터리 제조 공정에 새로운 전환점을 찍을 연구결과를 내왔다고 밝혔다.

이번 연구는 리튬 이온 전지의 고효율 음극을 구현, 건식 공정을 통해 배터리 성능 저하의 주요 원인을 해결하고 전기화학적 안정성과 내구성을 크게 향상시킨 점이 특징이다.  

세계적으로 탄소 중립 목표 달성을 위한 규제가 강화되면서 전기차 보급이 가속화되고 있다. 하지만 전기차의 주행거리 한계는 여전히 해결해야 할 주요 과제다. 이를 극복하기 위해서는 에너지 밀도를 높이고 제조 단가를 낮출 수 있는 혁신 기술 개발이 필수적이다.  

기존 배터리 제조에서 바인더로 쓰이던 PTFE(폴리테트라플루로에틸린)는 음극에서 리튬 이온과 비가역적 반응을 일으켜 성능 저하를 유발했다. 이번 가천대 연구팀은 음극 첨가제를 도입해 PTFE의 안정성을 높였고, SEI(고체 전해질 계면층)를 안정화하는 데 성공했다. 이를 통해 초기 효율이 92.4%로, 기존 대비 7% 이상 개선된 성과를 기록했다.  

또한, 연구팀은 건식 공정으로 10mAh/cm² 두께의 초후막 전극에서도 우수한 성능을 구현하며 기술 상용화 가능성을 입증했다. 건식 공정은 건조 과정이 없어 제조 시간과 비용을 크게 줄일 수 있는 기술로 주목받고 있다.  

이번 연구는 세계적 학술지 Chemical Engineering Journal에 "이중 바인더 시스템을 활용한 초후막 및 내구성 배터리 전극 제작을 위한 음극 계면 안정화 건식 공정"이라는 제목으로 1월 중 게재될 예정이다.  

최정현 교수는 “이번 연구는 기존 배터리 제조 공정의 한계를 뛰어넘는 기술적 돌파구”라며, “배터리 시장의 지속 가능한 성장과 상용화로 이어질 것”이라고 강조했다.  

이번 연구는 과학기술정보통신부의 소재글로벌영커넥트사업 및 중견연계·신진후속연구의 지원을 받았다.

[ 경기신문 = 김정기 기자 ]