한양대-KIST, 리튬금속전지 분리막 개발
다공성으로 만들어 전지 성능저하 차단
[파이낸셜뉴스] 한양대 화학공학과 염봉준 교수와 한국과학기술연구원(KIST) 소프트융합소재연구센터 손정곤 박사팀이 리튬금속전지가 부풀어 올라 수명이 짧아지는 것을 막는 분리막을 개발했다. 이 분리막은 리튬금속전지를 1000번 이상 최대 1500번까지 충방전을 반복해도 안정적으로 작동하게 했다.
염봉준 교수는 "이 분리막을 대면적으로 만들 수 있는 기술만 확보된다면 차세대 분리막으로 즉각 활용될 수 있다"고 말했다.
리튬금속전지는 현재 쓰이고 있는 리튬이온전지보다 용량이 10배가 넘는다. 하지만 충방전 과정에서 리튬 표면에 돌기가 형성되는 덴드라이트 현상이 일어난다.
30일 한양대에 따르면, 연구진은 이 문제를 해결하기 위해 고강도 섬유인 아라미드를 이용해 다공성 분리막을 만들었다. 이 분리막의 핵심은 97% 이상의 높은 공극률이다. 분리막이 매우 미세한 구멍으로 이뤄져 있어 전체 부피중 빈공간이 97%에 달한다는 의미다. 아라미드 나노섬유로 분리막을 만드는 과정에서 에탄올과 물을 순차적으로 사용해 공극률을 최대화했다.
이 분리막으로 만든 전지는 안정적인 전기화학적 특성, 높은 열적 안정성, 높은 이온 전도도를 가지는 등 전지의 수명과 안전성을 높였다. 특히, 고속으로 충방전을 1000회까지 해도 안정적으로 작동했으며, 이 후에도 초기 용량의 86%를 유지했다.
연구진은 이번에 개발한 분리막을 재료분야 저명 국제학술지 '스몰(Small)'에 발표했으며, 학술지 표지논문으로 선정됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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