고려대, 저널 「네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)」에
건식 전고체 배터리 성능 향상 메커니즘 증명
기계공학부 유동주 교수와 한국전자기술연구원(KETI)의 공동연구

전기 자동차 및 응용 분야에 큰 도움이 될 것으로 기대

▲ 왼쪽부터 유동주 교수(교신저자, 고려대 기계공학부), 이동규 석박사통합과정(제1저자, 고려대 기계공학부), 김경수 박사(공동 교신저자, KETI 차세대전지연구센터)

고려대학교(총장 김동원)가 전고체 배터리에서의 건식 전극 성능 향상 메커니즘을 규명하여 안전하고 효율적인 차세대 배터리의 개발 기반을 마련했다.

고려대 기계공학부 유동주 교수와 한국전자기술연구원(KETI) 차세대전지연구센터 김경수 수석 공동연구팀은 배터리 건식 공정 과정에서 발생하는 전단력이 전극 안의 고체전해질 변형을 일으켜 양극재와의 접촉 면적이 향상될 수 있음을 밝혔다. 또한, 전고체 배터리의 주요 성능 인자인 ‘커버리지’를 도출함으로써 공정 기술 개발을 통해 고속 충전 및 전지 수명 성능을 크게 향상시킬 수 있음을 증명하였다.

* 커버리지: 양극 활물질 표면적 기준 고체전해질의 접촉 면적비 (액체 전해질 사용 시 커버리지 100%, 고체전해질 사용 시 커버리지 30~70%)

본 연구 결과는 국제적 권위 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈 「Nature Communications」에 6월 4일에 게재됐다.

이번 연구는 다양한 유형의 전극(분말형, 습식형, 건식형)을 비교하여 건식 공정이 가장 우수한 커버리지와 효율을 보인다는 사실을 확인했다. 또한 연구 과정에서 물리 기반 전기화학 모델링 기술을 활용해 높은 커버리지가 내부 저항을 줄여 배터리 성능을 향상시키는 것을 증명했다.

해당 연구는 배터리 내 커버리지 향상에 초점을 맞추어 더 나은 전고체 배터리를 개발 ‧ 연구 할 수 있는 기반을 마련했으며, 전기 자동차 및 기타 응용 분야에 상당한 도움이 될 것으로 예상된다.

본 연구는 LG전자 생산기술원, 과학기술정보통신부 한국연구재단이 추진하는 기본 연구 지원사업 및 대한민국 정부(산업통상자원부 및 방위사업청) 재원으로 민군 협력 진흥원에서 수행하는 민군 기술 협력 사업의 연구비의 지원을 받아 수행됐다.

<그림 1>

▲ (위) 용매 건조와 전단력에 의한 습식 전극과 건식 전극의 차이

커뮤니케이션팀 유정아(aajyoo@korea.ac.kr)