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우리 연구진이 세계 최초로 이차전지 전극 제조에 '롤투롤 호환 플래시 공정'을 도입,우리카지노 벳무브후막 전극 성능 열화를 획기적으로 억제하는 기술을 개발했다.
배터리 가격은 낮추고 에너지 밀도·용량은 높이면서 크기·무게는 줄일 새로운 가능성을 제시했다.파일럿 스케일 테스트 베드로 롤투롤 공정 호환성도 성공적으로 입증했다.
한국기계연구원(원장 류석현)은 우규희·권신 이차전지장비연구실 책임연구원팀이 이같은 성과를 냈다고 26일 밝혔다.
후막 전극은 고에너지 밀도를 구현하며 구조를 단순화하고,전성현 도박제조 공정을 효율화함으로써 원가를 절감시킬 수 있다.
반면 전극이 두꺼워 리튬 이온과 전자 이동 저항이 증가하고 전해질 침투가 어려워져 율속특성(충방전 속도 지표)과 수명 등은 크게 저하된다.
연구팀은 이런 문제를 해결하고자 후막 전극에 1밀리초 내 순간적인 플래시를 조사했다.이 과정에서 발생하는 광열 반응(광에너지의 열에너지 전환 반응)은 재료 탄화,활물질(흑연) 층간 간격 확장,맞고 고스톱 룰기공률 증대,전해질과의 계면적 확대와 같은 반응을 즉각 일으킨다.
이런 변화가 리튬 이온과 전자 이동성을 향상시키고 전해질 침투성을 개선해 후막 전극 성능 열화를 억제한다.
또 후막 전극 전체가 고온에 노출되는 것을 방지해 전극 내부 바인더 분해를 최소화함으로써 내구성을 유지하고,에볼루션 룰렛 프로그램집전체 산화와 같은 열적 손상도 막았다.
해당 기술은 이차전지 제조 산업 표준인 롤투롤 공정과의 호환성이 높으며 니켈-코발트-망간(NCM) 양극 등을 비롯한 여러 전극에도 확대 적용이 가능할 것으로 예상된다.
또 연구팀은 플래시 공정의 전극 건조 공정 적용·응용성 평가를 수행하고 있다.전극 건조 소모 에너지·공정 시간을 크게 감소시키고 전극 활성화 효과까지 유도할 수 있음을 확인했다.이차전지 장비 기업과 협력해 양산 수준 설비를 개발하고 공정 평가를 진행 중이다.
우규희 책임연구원은 “개발 기술은 롤투롤 공정과 호환이 가능한 후처리 기술이어서 기존 공정과 제조 설비 접목이 용이하다”며 “국내 이차전지 제조사 진입을 목표로 시험 평가와 검증을 진행할 예정”이라고 밝혔다.
한편,이번 연구는 과학기술정보통신부 글로벌탑전략연구단(시장선도형 차세대이차전지 혁신전략연구단)사업 및 산업통상자원부 탄소저감형 중대형 이차전지 혁신 제조 기술 개발 사업 지원을 받아 수행됐다.국제학술지 'Small methods' 2월호 표지논문으로 선정됐다.
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