건국대학교 정지원 교수 연구팀(재료공학과)이 부경대학교 오필건 교수(나노융합반도체공학부), 한국에너지기술연구원(울산분원) 한유진 박사와 공동연구를 통해 건식 후막 전극을 위한 다중벽 탄소 나노튜브(이하 MWCNT)와 리튬인산철(이하 LFP) 기반 복합 선분산 공정을 새롭게 개발했다. 해당 연구 결과는 나노과학 및 재료공학 분야 상위 10% 이내 국제학술지 ‘ACS Nano’(IF=15.8)에 게재됐다.
연구팀은 기존 LFP 전극 제조 시 문제가 돼 온 MWCNT의 균일한 분산과 전극 내 전도성 확보 문제를 동시에 해결할 수 있는 정전기적 반발력 기반의 분산 공정을 제시했다. 이 공정은 MWCNT 간의 응집을 효과적으로 억제하고, 이를 LFP 입자와 안정적으로 복합화할 수 있도록 설계돼 전극 내부에 3차원 전도 네트워크 형성을 극대화했다.
그 결과 새롭게 제조된 복합 후막 전극은 기존 대비 에너지 밀도와 고출력 특성이 크게 향상됐으며, 사이클 수명과 기계적 내구성에서도 우수한 성능을 입증했다. 또한 해당 공정은 제조 단순성, 대면적 확장성, 비용 경쟁력 면에서도 우수해 상용화 가능성이 높은 것으로 평가받고 있다.
특히 이번 성과는 중국이 주도하고 있는 LFP 기반 이차전지 시장에서 우리나라가 기술 주도권을 확보할 수 있는 중요한 계기가 될 것으로 기대된다. 향후 에너지저장장치(ESS), 전기차, 고출력 전자기기 등 다양한 응용 분야에 폭넓게 활용될 수 있는 기반 기술로 주목받고 있다.
정전기적 반발력을 활용한 건식 전극 제조용 선분산 기술이라는 점에서, 국내 이차전지 산업의 차별화된 경쟁력 확보에 크게 기여할 것으로 기대되며, 나아가 대규모 양산이 가능한 고성능 LFP 전극 기술로서, 글로벌 시장 선점을 목표로 하는 국내외 이차전지 기업들의 높은 관심을 집중시킬 것으로 전망된다.
이번 연구는 건국대학교의 김일규 연구원, 정지원 교수와 부경대학교 오필건 교수, 한국에너지기술연구원 울산분원의 한유진 박사가 공동 수행했으며, 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 국제협력허브구축사업과 교육부 및 원천기술 국제공동기술개발사업의 지원을 받아 진행됐다.
출처 : 건국대학교
