포스텍 화학과 박수진 교수 연구팀이 KAIST 문홍철 교수팀과 공동으로, 배터리의 에너지 밀도를 기존보다 약 1.5배 향상시키는 전극 바인더 기술을 개발했다.
연구 성과는 국제학술지 *에너지 & 환경 과학(Energy & Environmental Science)*에 게재됐다.

스마트폰, 전기차, ESS 등 다양한 전자기기는 배터리 성능에 크게 의존한다. 전극을 두껍게 만들어 에너지를 많이 저장하려는 시도는 많았지만, 이온 이동이 느려지거나 내부 구조가 무너지는 문제가 있었다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 전극 내 구성 요소를 단단히 결합하고, 이온 전달을 도와주는 새로운 전극 바인더 ‘이온 소프트 폴리머(ISP)’를 개발했다.

ISP는 이온을 띠는 사슬 구조를 지녀, 스스로 정렬해 ‘이온 클러스터’라는 통로를 만든다. 이 통로는 마치 이온의 고속도로처럼 작용해 충·방전 효율을 크게 향상시킨다. 또한 ISP는 고무처럼 유연하여 충·방전 시 발생하는 부피 변화도 흡수한다. 균열이 생기면 자체 치유 기능으로 복구되며, 금속 이탈과 부반응도 억제해 배터리의 안정성과 수명까지 향상시키는 것이 특징이다.

ISP를 적용한 파우치형 배터리는 무게당 381.1Wh, 부피당 1067.5Wh의 에너지 밀도를 기록했다. 이는 기존 대비 각각 약 1.5배, 1.6배 향상된 수치다.

박수진 교수는 “ISP 기술은 스마트폰, 전기차, ESS 등에서 큰 혁신을 이끌 수 있는 원천 기술”이라며, “차세대 리튬금속전지와 고체전지 등에도 응용 가능성이 높다”고 말했다.

[발췌: 동아사이언스]