리튬이차전지의 에너지 밀도를 대폭 높일 수 있는 고성능 양극 바인더 소재가 개발됐다.
한국연구재단(이사장 조무제)은 송승완 충남대 응용화학공학과 교수, 정현민 금오공대 화학소재융합공학부 교수가 이끄는 공동연구팀이 새로운 고전압 고용량 양극 소재용 '불소화 폴리이미드 바인더 소재'를 세계에서 처음으로 개발했다고 17일 밝혔다.
바인더는 리튬이차전지에 쓰이는 고분자 소재다, 전극을 안정화하면서 주변에 잘 접착하도록 돕는다. 고에너지밀도 이차전지 구현을 위해 충전 압력이 높아지면서 더욱 중요도가 커지고 있다.
최근 이차전지 양극 소재로 주목받는 '과리튬 산화물'은 4.4볼트(V)의 높은 충전 전압 환경에서 고용량 구현이 가능하다. 이 경우 이차전지 내에 높은 열이 발생, 바인더의 접착력이 약해질 수밖에 없다. 전지 성능이 빠르게 퇴화하는 요인이 된다.
연구팀이 개발한 불소화 폴리이미드 바인더 소재는 4.7V의 높은 충전 전압, 55도의 고온에도 강력한 접착력을 유지한다.
안정성을 높이기 위해 쓰이는 전해질 첨가제도 필요없다. 기존의 바인더는 충전 전압이 높을 때 전해질이 산화·분해돼 양극과 전해질 사이(계면)의 불안전성이 높아진다. 이 때문에 추가 전해질 첨가제 사용이 필수였다. 반면에 불소화 폴리이미드 바인더는 양극 표면에 보호층을 형성, 첨가제 없이도 안정성을 확보한다.
연구팀은 이 기술을 기존의 양극 제조 공정에 곧바로 적용할 수 있다고 설명했다.
송승완 교수는 “고전압, 고온 환경에서 성능을 유지하는 바인더를 개발해 양극 소재의 용량, 리튬 이차전지의 에너지 밀도를 대폭 높일 수 있게 됐다”면서 “더 오래 사용할 수 있는 이차전지, 주행 거리가 긴 전기자동차 생산의 기반이 될 것”이라고 설명했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
