포스텍, 젤리 원료 '한천'으로 전기차 배터리 성능 높여

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포스텍이 젤리 원료로 많이 사용하는 '한천(AGAR)'을 활용해 전기자동차 배터리 성능을 높이는 기술을 개발했다.

포스텍(총장 김도연)은 박수진 화학과 교수와 송우진 박사연구팀이 고온 배터리 열화현상을 억제할 수 있는 한천 기반 분리막을 개발했다고 3일 밝혔다.

박수진 포스텍 화학과 교수. 박 교수는 송우진 박사연구팀, UNIST 최남순 교수·한정구 박사·신명수 연구팀, 울산과학대학교 유승민 교수 연구팀과 공동으로 고온 배터리 열화현상을 억제할 수 있는 한천 기반 분리막을 개발했다.
<박수진 포스텍 화학과 교수. 박 교수는 송우진 박사연구팀, UNIST 최남순 교수·한정구 박사·신명수 연구팀, 울산과학대학교 유승민 교수 연구팀과 공동으로 고온 배터리 열화현상을 억제할 수 있는 한천 기반 분리막을 개발했다.>

연구팀은 이 분리막을 고용량 양극 물질(LMO, LNMO) 기반 배터리에 적용, 고온에서 안정적으로 구동하는 고출력 리튬이온 전지도 만들었다.

이 연구에는 UNIST 최남순 교수·한정구 박사·신명수 연구팀, 울산과학대 유승민 교수 연구팀이 참여했다.

그동안 유기 전해질 기반 리튬 이차전지는 고온 환경에서 불안정한 반응을 보여 전해액이 용출되는 문제가 있었다. 이 현상 때문에 고전압·고용량 리튬 이차전지는 고온에서 성능이 떨어져 전기자동차 상용화의 발목을 잡았다.

연구팀은 배터리 열화현상을 해결하기 위해 한천의 친수성에 주목했다. 천연 해조류에서 추출한 한천은 물을 좋아하는 친수성을 띠기 때문에 가루로 만들어 물을 부어 섞으면 젤리처럼 물을 붙들어두는 성질이 있다.

연구팀은 이런 한천의 성질을 활용하기 위해 유기 실리콘계 화합물을 반응시켜 한천의 친수성을 조절했다. 상을 분리하는 상전이 방법을 사용해 균일한 구멍이 많이 있는 고분자 막을 개발하는데 성공했다. 이렇게 만들어진 분리막은 유연하면 고온에서 열변형 없이 다공성 구조를 유지하는 특성을 보였다. 또 한천을 이용해 전극을 물리적으로 안정화하는 역할의 양극재 바인더를 개발했다.

박수진 교수는 “값싼 한천을 이용해 만든 다기능성 분리막과 바인더는 다양한 고성능 전지에 적용할 수 있는 소재로 고온에서 안정적인 배터리 운용에 크게 기여할 것”이라며 “다양한 분야에 적용할 수 있는 다공성 막 제작 기술로 자리 잡을 것”이라고 말했다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com