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[IT뉴스]폭발위험 원천봉쇄 ‘전고체전지’…한국서 첫 상용화 가속도

온카뱅크관리자

2024-05-14 09:41:08

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- 한국생산기술연구원, 안정성·기계적 강도 높인 복합 고체전해질 개발</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="puPfrUnbpi">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="U5KzNZQ0zJ" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 임진섭(앞줄 왼쪽) 박사 연구팀.[한국생산기술연구원 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/14/ned/20240514094109242nnew.jpg" data-org-width="527" dmcf-mid="FtfKkFe70o" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/14/ned/20240514094109242nnew.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이번 연구를 수행한 임진섭(앞줄 왼쪽) 박사 연구팀.[한국생산기술연구원 제공]
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          </figure>
          <p dmcf-pid="u19qj5xpUd" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 기존 리튬이차전지와 달리 폭발위험을 원천봉쇄한 전고체전지 실용화를 앞당길 원천기술 개발에 성공했다.</p>
          <p dmcf-pid="7t2BA1MUze" dmcf-ptype="general">한국생산기술연구원은 임진섭 박사 연구팀이 현장 열중합 방식을 적용해 높은 기계적 강도를 가지면서 계면저항 문제를 획기적으로 개선한 복합 고체전해질을 개발했다고 14일 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="z4oJyfDx7R" dmcf-ptype="general">연구팀은 먼저 산화물계 고체전해질과 고분자계 고체전해질을 결합한 복합 고체전해질을 제조했다.</p>
          <p dmcf-pid="q8giW4wMuM" dmcf-ptype="general">산화물계 고체전해질은 갈륨, 루비듐을 도핑한 리튬-란타늄-지르코늄-산소(GR-LLZO)로, 상온에서 높은 이온전도도를 나타낸다.</p>
          <p dmcf-pid="B6anY8rR3x" dmcf-ptype="general">또한 전위 안정성이 넓어 고에너지 밀도를 갖는 전지설계에 유리하고, 황화물계 고체전해질보다 대기 중 안정성도 높다.</p>
          <p dmcf-pid="bASIBjZwpQ" dmcf-ptype="general">연구팀은 ㈜TDL과의 공동 연구를 통해 쿠에트-테일러 공침반응으로 GR-LLZO를 합성하고, 여기에 고분자계 바인더인 폴리플루오르화비닐리덴-헥사플루오르프로필렌(PVDF-HFP)을 결합했다.</p>
          <p dmcf-pid="KcvCbA5ruP" dmcf-ptype="general">이후 현장 열중합 방식을 도입, 20마이크로미터(㎛) 두께의 복합 고체전해질 박막 제조에 성공했다.</p>
          <p dmcf-pid="9kThKc1m36" dmcf-ptype="general">현장 열중합 방식을 적용하면 액상의 모노머 용액이 양극에 함침 된 후 열을 가해 고분자로 중합되는 과정에서 복합 고체전해질과 전극 간 높은 계면 저항을 감소시켜 전지의 출력 특성이 크게 향상된다.</p>
          <div dmcf-pid="26anY8rRF8" dmcf-ptype="general">
           <p>연구팀이 현장 열중합 방식을 적용해 개발한 복합 고체전해질은 두께는 상용화된 리튬 이온전지의 분리막과 비슷한 수준이면서, 70℃의 고온에서 150 사이클 후에도 93.2%의 용량 유지율과 높은 출력 특성을 보였다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="VPNLG6me04" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="극한 상황에서도 안정적으로 구동되는 파우치형 전고체전지.[한국생산기술연구원 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/14/ned/20240514094110590bufm.jpg" data-org-width="274" dmcf-mid="3tBugH6F0L" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/14/ned/20240514094110590bufm.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            극한 상황에서도 안정적으로 구동되는 파우치형 전고체전지.[한국생산기술연구원 제공]
           </figcaption>
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          <p dmcf-pid="fQjoHPsd3f" dmcf-ptype="general">기계적 강도는 7.01 메가파스칼(MPa)에서 9.12 MPa로 향상돼 실험 결과 구부리거나 자르고 불이 붙는 상황에서도 전지가 안정적으로 작동되는 것으로 나타났다.</p>
          <p dmcf-pid="4nmE0iTN3V" dmcf-ptype="general">또한 전극 제조와 전지 조립 공정이 기존 리튬 이온전지 개발 공정과 유사해 양산라인을 새로 설치할 필요가 없어 공정비용도 줄일 수 있다.</p>
          <p dmcf-pid="8LsDpnyjU2" dmcf-ptype="general">임진섭 박사는 “전해질의 두께를 최소화하면서도 리튬 수상돌기 문제를 해결한 복합 고체전해질을 개발하는 것이 가장 어려운 목표였다”며 “핵심 기술을 확보한 만큼 전고체전지 실용화를 앞당기기 위한 후속 연구에 주력할 계획”이라고 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="6oOwULWAp9" dmcf-ptype="general">이번 연구성과는 재료화학 분야 국제학술지 ‘머티리얼스 케미스트리 A’ 3월 13일 온라인판에 게재됐다.</p>
          <p dmcf-pid="PgIruoYczK" dmcf-ptype="general">nbgkoo@heraldcorp.com</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>