리튬이차전지 출력 3배이상 향상 원천기술 개발
미래창조과학부는 UNIST 이상영 교수 연구팀과 LG화학 배터리연구소 김종훈 박사 연구팀이 공동 연구를 통해 오팔(Opal) 보석 구조에서 착안, 기존 리튬이차전지보다 성능과 안전성을 획기적으로 개선할 수 있는 분리막 소재 원천기술을 개발했다고 24일 밝혔다.
리튬이차전지는 양·음극, 전해액, 분리막 등으로 구성된다. 이 가운데 분리막은 두 전극이 물리적으로 서로 닿지 못하도록 격리시키는 동시에 리튬이온이 양극 사이를 원활하게 오가도록 돕는 역할을 한다. 리튬이온 배터리의 출력과 충·방전 성능을 좌우하는 것도 분리막이다.
지금까지 분리막 소재로는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 많이 쓰였지만 불균일한 기공 구조 등으로 전기차 배터리가 요구하는 고출력·고속 충전 등의 특성을 확보하기에는 어려움이 있었다. 여기에 전지 온도가 상승할 때는 분리막의 열 수축으로 양극과 음극이 맞닿아 폭발을 일으킬 우려도 상존했다. 연구팀은 100나노미터(㎚) 크기의 실리카 나노입자를 아크릴 고분자와 혼합해 특수 고분자를 제조한 뒤 실라카 나노입자만을 제거하는 공정으로 기공구조가 균일한 새로운 개념의 분리막을 만들어냈다.
이 분리막은 150도 이상의 고온에서도 열 수축이 없어 폭발·화재 위험을 크게 줄였고 출력도 3배 이상 향상시켰다. 차형석기자
차형석 기자
stevecha@ksilbo.co.kr