가천대 연구팀 "건식공정으로 인산철 배터리 에너지 효율 향상"

"탄소 배출 없이 배터리 에너지 밀도 획기적으로 높여"

가천대 화공 생명·배터리공학부 최정현 교수 연구팀은 탄소 중립형 차세대 건식 극판 기술을 활용해 에너지 밀도가 높은 리튬 인산철 배터리를 개발하는 데 성공했다고 20일 밝혔다.

최근 탄소 중립 달성을 위한 규제가 강화되고 친환경 에너지 사용이 증가하면서 리튬 이온 전지가 에너지 저장 장치로서 주목받았다.

다만, 슬러리 기반의 습식 공정으로 이 전지의 극판을 제조할 시 용매를 건조하고 회수하는 과정에서 많은 에너지와 비용이 발생한다는 한계가 있었다.

특히 제조 과정에 사용되는 유기 용매의 독성이 매우 강해 용매를 사용하지 않는 건식 공정이 차세대 전극 공정으로 주목받고 있다.

건식 공정은 전극 제조 과정에서 용매를 사용하지 않기 때문에 건조 공정을 필요로 하지 않아 투입 비용을 크게 절감할 수 있다.

또 용매의 건조 과정에서 모세관 현상에 의해 발생하는 극판 상부로의 바인더 편재 현상을 막을 수 있어 전극의 후막화(에너지 밀도를 높이기 위해 양극 전극의 두께가 두꺼워지도록 하는 제조 공정)도 용이하다는 장점이 있다.

이에 최 교수 연구팀은 한양대 송태섭 교수·경북대 김주현 교수 연구팀과 공동 연구를 진행, 리튬 인산철 양극 제작에 건식 공정을 도입했다.

그 결과 리튬 이차 전지의 에너지 밀도를 대폭 향상하는 데 성공했다고 연구팀은 밝혔다.

최 교수는 "건식 극판 공정 기술을 활용하면 탄소를 배출하지 않고도 배터리의 에너지 밀도를 획기적으로 향상할 수 있다"며 "공정 원가 또한 줄일 수 있어 향후 이차 전지 시장 전체에 큰 영향을 미칠 수 있는 기술"이라고 말했다.

이 연구결과는 재료 화학 분야의 세계적 학술지인 '스몰 사이언스'(Small Science) 이달 호에 표지 논문으로 게재됐다.

/연합뉴스