KPI뉴스 - "필름 형태 전해질 쭉 당겼더니 '폭발 없는 배터리' 성능 급상승"

  • 흐림추풍령11.5℃
  • 맑음완도20.1℃
  • 흐림문경11.2℃
  • 흐림고창15.8℃
  • 구름많음서울15.9℃
  • 구름많음서산15.5℃
  • 흐림함양군12.1℃
  • 맑음통영18.6℃
  • 구름많음북창원18.5℃
  • 흐림동두천14.1℃
  • 흐림영주10.9℃
  • 구름많음고흥17.1℃
  • 흐림안동12.3℃
  • 구름많음광주18.1℃
  • 흐림영천13.4℃
  • 구름많음인제11.0℃
  • 흐림봉화8.7℃
  • 흐림이천12.4℃
  • 흐림전주15.9℃
  • 흐림경주시14.2℃
  • 구름많음인천17.8℃
  • 맑음남해18.4℃
  • 흐림천안15.7℃
  • 흐림합천13.7℃
  • 맑음보성군15.8℃
  • 흐림밀양17.1℃
  • 구름많음북춘천11.7℃
  • 맑음청주15.8℃
  • 흐림금산13.0℃
  • 맑음부산19.2℃
  • 흐림장수10.9℃
  • 구름많음진주14.9℃
  • 흐림대관령10.5℃
  • 구름많음군산16.5℃
  • 맑음여수19.4℃
  • 맑음울산18.5℃
  • 흐림영덕17.5℃
  • 구름많음김해시19.3℃
  • 흐림영광군15.8℃
  • 맑음수원15.4℃
  • 맑음목포18.8℃
  • 흐림산청13.2℃
  • 흐림정읍15.6℃
  • 흐림충주14.5℃
  • 흐림부안15.6℃
  • 구름많음강진군17.4℃
  • 흐림순천12.8℃
  • 구름많음양산시19.8℃
  • 맑음울릉도17.7℃
  • 구름많음양평13.8℃
  • 흐림남원17.8℃
  • 흐림제천10.9℃
  • 구름많음울진16.1℃
  • 맑음광양시18.4℃
  • 구름많음북부산19.6℃
  • 맑음진도군16.8℃
  • 구름많음대전16.7℃
  • 흐림강릉13.9℃
  • 맑음거제19.5℃
  • 흐림정선군10.5℃
  • 흐림임실13.4℃
  • 맑음흑산도21.2℃
  • 흐림원주13.7℃
  • 흐림순창군14.7℃
  • 흐림보은11.1℃
  • 흐림상주12.3℃
  • 흐림세종14.6℃
  • 구름많음포항21.0℃
  • 흐림홍성16.0℃
  • 흐림서청주13.9℃
  • 흐림의령군13.5℃
  • 구름많음해남18.4℃
  • 흐림청송군10.1℃
  • 구름많음북강릉15.0℃
  • 흐림속초15.8℃
  • 흐림대구14.7℃
  • 맑음고산20.6℃
  • 흐림태백8.8℃
  • 흐림동해13.8℃
  • 구름많음춘천12.4℃
  • 흐림홍천11.4℃
  • 맑음서귀포22.1℃
  • 구름많음성산23.0℃
  • 흐림부여15.7℃
  • 구름많음백령도18.3℃
  • 흐림고창군15.6℃
  • 흐림의성11.5℃
  • 맑음창원18.2℃
  • 흐림철원12.3℃
  • 구름많음장흥16.2℃
  • 흐림파주13.4℃
  • 구름많음제주22.7℃
  • 맑음보령17.3℃
  • 흐림영월10.3℃
  • 흐림거창11.5℃
  • 흐림구미13.3℃
  • 흐림강화15.6℃

"필름 형태 전해질 쭉 당겼더니 '폭발 없는 배터리' 성능 급상승"

최재호 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2025-11-17 08:43:57
UNIST·숙명여대 연구팀, 고성능 필름 고분자 전해질 개발
'연신 공정'으로 이온 이동 경로 최적화…국제학술지 게재

국내 연구진이 필름 형태 전해질을 '쭉 잡아당기는' 간단한 공정만으로 폭발 없는 배터리인 '전고체' 배터리의 수명을 늘렸다.

 

▲ 왼쪽부터 유니스트 강석주 교수, 이민주·나종건 연구원(제1저자) [울산과학기술원 제공]

 

울산과학기술원(UNIST)는 에너지화학공학과 강석주 교수가 숙명여자대학교 주세훈 교수 연구팀과 공동으로 오래가는 전고체 배터리를 만들 수 있는 필름형 전해질을 새롭게 개발했다고 17일 밝혔다.


전해질은 배터리 음극과 양극 사이에서 리튬이온이 오가는 통로 역할을 하는 소재다. 현재 상용 전기차나 대용량 에너지저장장치 배터리의 경우 전해질로 인화성 액체를 쓴다. 이를 고체로 바꾼 고분자 전고체 배터리는 폭발과 화재 위험은 낮지만, 리튬이온 이동성이 떨어지는 탓에 충·방전을 반복할수록 용량이 줄어드는 문제가 있었다.


연구팀은 리튬이온 이동성을 크게 개선한 불소계 고분자(PVDF-TrFE-CFE) 기반 필름형 전해질을 개발했다. 필름형 전해질을 한 방향으로 잡아당기는 '일축 연신' 공정 덕분이다. 연신공정이 내부의 구불구불한 고분자 사슬을 쭉 풀어줘 리튬이온이 이동하는 통로를 열어주는 원리다. 


실험 결과, 연신공정을 거친 순수 고분자 전해질의 리튬이온 확산속도는 연신공정을 거치지 않은 순수 고분자 전해질 대비 4.8배 증가했으며, 이온 전도도 또한 72% 증가했다.


이 복합 전해질을 리튬금속–리튬인산철(LFP) 배터리에 적용하자 수명이 증가했다. 복합 전해질을 적용한 배터리는 200회 충·방전 후에도 초기 용량의 약 78%를 유지한 반면, 연신공정을 거치지 않은 순수 고분자 전해질은 200회 충·방전을 반복하자 용량이 초기의 55% 수준으로 감소했다. 난연 성능 검증하는 실험에서도, 복합 전해질에 불이 붙은 지 단 4초 만에 불이 꺼졌다.

 

제1저자인 나종건 UNIST 연구원은 "내부 구조가 리튬이온 이동을 방해하는 고분자 전해질의 고질적 문제를 '연신'이라는 물리적 자극으로 해결할 수 있음을 입증한 연구"라고 말했다.


강석주 교수는 "고분자계 전해질은 무기계 고체 전해질보다 유연하고 대량 생산이 쉬운 소재"라며 "개발된 방법은 실험에 쓴 불소계 고분자뿐만 아니라 다양한 고분자 전해질에 적용돼 더 안전하고 오래가는 전고체 배터리 상용화를 앞당기는 데 도움이 될 것"이라고 말했다.


이번 연구는 한국연구재단(NRF), 울산과학기술원(UNIST), 과학기술정보통신부(InnoCORE)의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 에너지 소재 분야의 세계적인 학술지인 '에너지 저장 물질'(Energy Storage Materials, IF 20.2)에 10월 31일 온라인 게재됐다.

 

KPI뉴스 / 최재호 기자 choijh1992@kpinews.kr 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]