사진제공=포스텍


국내 연구진이 빵 반죽을 치대듯이 배터리 재료를 섞는 ‘니딩(Kneading)’ 공정을 개선해 차세대 친환경 배터리 제조 혁신을 이뤄냈다. 친환경 배터리를 만드는 데 걸리던 시간을 4분의 1로 줄이면서도 강도는 3배나 높이는 데 성공했다는 평가다. POSTECH(포항공과대학교)·UNIST(울산과학기술원·) KIST(한국과학기술연구원) 연구팀은 13일 배터리 제조 과정 가운데 ‘니딩’ 공정을 혁신함으로써 ‘건식 전극(dry electrode)’ 제조의 난제를 해결했다고 밝혔다. 건식 전극은 물이나 화학 용액을 사용하지 않고 배터리 황금성슬롯 전극을 만드는 기술이다. 용매가 쓰이지 않기에 친환경적이고 비용 절감 효과가 있다. 또한 전극을 더 두껍게 만들어 같은 부피에 더 많은 에너지를 저장할 수 있어 전 세계적으로 주목받고 있는 차세대 핵심 기술이다. 하지만 건식 전극은 제조 시간이 오래 걸리고 쉽게 부서진다는 점에서 상용화에 한계가 있었다. 특히 더 많은 에너지를 저장하기 위해 배터리를 지탱 야마토게임방법 하는 접착제(binder)와 도전재(conductive additive, 전도성 물질)를 줄이면 에너지 밀도는 높아지지만, 전극 구조가 불안정해지고 성능이 급격히 떨어졌다는 것이 연구진의 설명이다. 연구진은 건식 전극의 성패를 가르는 것이 ‘니딩’이라고 판단했다. 니딩은 밀가루 반죽을 치대 쫄깃한 식감을 만들 듯이 배터리 재료를 섞는 과정이다. 이 단계에서 카카오야마토 전극 구조와 물성이 결정되지만 이 과정에서 일어나는 변화를 정밀하게 제어하는 것이 매우 어려웠다. 연구팀은 해결책으로 에너지를 저장하는 활물질 표면에 탄소나노튜브를 입혔다. 그러자 활물질 표면이 미세하게 울퉁불퉁해져 재료들이 서로 잘 엉기고 바인더가 그 사이사이를 촘촘하게 연결했다. 덕분에 가장 시간이 많이 소요되던 니딩 공정은 75% 이상 단축됐고 전극 릴게임바다이야기사이트 강도는 최대 3배 이상 향상됐다. 특히 바인더 사용량을 10분의 1 수준으로 줄임으로써 전극 내부의 공간을 더 확보하고 더 많은 에너지를 저장할 수 있게 됐다. 나아가 연구팀은 1Ah(암페어시) 파우치형 배터리까지 제작해 실험실 수준을 넘어 실제 양산 가능성도 확인했다. 박규영 교수는 “이번 연구는 건식 전극 제조의 가장 큰 난제로 꼽혀온 ‘공정 속도’와 릴게임야마토 ‘구조적 취약성’을 동시에 해결했다“라면서 차세대 고에너지 배터리 생산을 앞당길 출발점이 되길 기대한다“라고 전했다. 한편 이번 연구는 과학기술정보통신부·산업통상자원부 및 삼성SDI의 지원을 받아 수행됐다. 장형임 기자 jang@sedaily.com