한국에너지기술연구원(원장 김종남) 울산차세대전지연구개발센터 김진수 박사 연구진이 산학연 드림팀을 구성해 ‘탄소배출이 없는 친환경 배터리’ 만들기에 나섰다.

연구진은 ‘탄소중립형 고에너지밀도 배터리를 위한 소재/공정 혁신 융합 솔루션 개발’ 사업으로 5년간 114억 원을 투입해 국내 최초로 기존의 리튬이온배터리 전극 습식 제조에서 용매를 제거한 새로운 건식 공정 개념을 디자인하고, 이를 실현하기 위한 기반 소재와 장비까지 실증 수준으로 개발한다.

이번에 개발된 기술은 탄소배출이 전혀 없는 무용매 반죽 형태의 건식 컴파운드를 만들어 기존보다 에너지밀도가 약 60% 증가한 400Wh/㎏급의 리튬이온배터리를 구현할 수 있는 두꺼운 후막 전극을 실증 수준으로 제조할 수 있는 스마트 소재와 연속식 장비의 통합 솔루션 개발이다.

연구진은 건식 후막 전극을 구성 기반 소재로서 전하 전달을 극대화할 수 있는 탄소나노튜브 건식 도전재, 용매를 사용하지 않고 분산이 가능한 무용제 바인더, 건식 공정에 최적화된 신규 고용량 실리콘계 복합 활물질을 개발할 계획이다.

또 개발 소재를 전극으로 구현하는 공정을 디자인하기 위해 공정 전산 시뮬레이션, 반제품 평가 프로토콜과 같은 스마트 엔지니어링을 도입하고, 건식 컴파운드 믹싱-전사 코팅-3차원 프레싱을 일련의 연속식 공정으로 통합 개발함으로써 생산효율성을 극대화할 예정이다.

건식 전극 제조를 위한 소재와 공정기술 통합 개발은 탄소배출과 공정원가를 줄이고, 생산효율성을 제고할 뿐만 아니라 후막 전극 구현을 통해 리튬이온배터리의 에너지밀도를 향상시킬 수 있는 기술로서 환경·기술적 파급력이 매우 크다.

연구개발 책임자인 김진수 박사는 “ 배터리 제조 혁신기술 개발은 폭발적으로 성장하고 있는 배터리산업이 탄소중립을 달성해 지속가능한 성장을 할 수 있는 기술적 기반을 지원하는 것에 그치는 것이 아니라 배터리 자체의 에너지저장 성능까지 새로운 수준으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.”고 밝혔다.