리튬이온배터리 공정으로 전고체전지 생산 세계 첫 성공…"상업화 급진전 기대" 작성일 12-17 11 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">연세대·고려대·군산대·KBSI, ‘엔트로피 충돌’ 전해질로 실증 성공</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="VB7Nam8BkL"> <p contents-hash="95e97488fd5331abee70b746cee2d3a9ef47e544563a4838a05fdb86706895b2" dmcf-pid="fbzjNs6bAn" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>기존 리튬이온전지 공정을 그대로 이용할 수 있는 전고체전지 제조 기술이 개발됐다. 전고체전지 상업화가 가속화할 것으로 전망됐다.</span></p> <p contents-hash="805cb9b15371a97e382cfb384d74a78d3ed169092106a020b548bc1970f9a798" dmcf-pid="4KqAjOPKci" dmcf-ptype="general">연세대학교는 화공생명공학과 이상영 교수 연구팀과 고려대학교 곽상규 교수팀, 군산대학교 이민재 교수팀, 한국기초과학지원연구원(KBSI) 이영주 박사 연구팀이 엔트로피 개념을 이용한 ‘엔트로피 충돌’ 고분자 전해질을 세계 최초로 제시하고 이를 전고체전지에 적용하는 데 성공했다고 17일 밝혔다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="a190587ab1ddf66cef900602a0c26bdb43992893b43df2c7645b7b2607a814a3" dmcf-pid="89BcAIQ9AJ" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연세대 공동 연구팀이 개발한 엔트로피 상층설계 개념도. 무질서하게 섞여 있던 ZPE 전구체 분자들(높은 엔트로피)이 중합 과정에서 자연스럽게 정렬된 구조(낮은 엔트로피)로 전환되며, 이온이 쉽게 이동할 수 있는 연속적인 통로가 형성됐다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/17/ZDNetKorea/20251217101443233sgwv.png" data-org-width="639" dmcf-mid="KeDwDSe4ja" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/17/ZDNetKorea/20251217101443233sgwv.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연세대 공동 연구팀이 개발한 엔트로피 상층설계 개념도. 무질서하게 섞여 있던 ZPE 전구체 분자들(높은 엔트로피)이 중합 과정에서 자연스럽게 정렬된 구조(낮은 엔트로피)로 전환되며, 이온이 쉽게 이동할 수 있는 연속적인 통로가 형성됐다. </figcaption> </figure> <p contents-hash="9137d9f70322bd0330b4c9a4fccf9bd07a4d8561458155e79bfbedfaa01c50b7" dmcf-pid="62bkcCx2gd" dmcf-ptype="general">전고체전지는 ‘잘 폭발하지 않고, 더 멀리 가는’ 차세대 배터리로 불로 불린다. 그러나 전극 부피변화나 낮은 이온전도도, 고온 및 고압 공정, 수율확보 등의 문제로 상용화가 쉽지 않았다.</p> <p contents-hash="b1d8283950ffda7aa453810ae9984fc83a0020e1afbec989e0f48356537b8530" dmcf-pid="PVKEkhMVoe" dmcf-ptype="general">연구팀은 이를 위해 ‘양쪽성 이온’이라는 특수한 분자구조를 가진 전해질을 개발했다. 이 분자는 하나의 분자 안에 양전하(+)와 음전하(-)를 동시에 갖고 있어, 리튬 이온과의 상호작용이 뛰어나며 분자들이 일정한 방향으로 배열되기 쉬운 특성을 갖는다.</p> <p contents-hash="325ed55f6d0d645cc5de9be5f8038a16594d9614a0c90d19a63e2f4e45f7aca7" dmcf-pid="Qf9DElRfAR" dmcf-ptype="general">연구팀은 또 ‘엔트로피 충돌’이라는 새로운 개념을 이 전해질 개발에 적용했다. 초기에는 액체 상태로 존재해 전극 내부 깊숙이 물처럼 스며들 수 있고, 이후 빛이나 열을 가하면 고체로 굳으면서 분자들이 스스로 정렬돼 이온이 이동할 수 있는 통로를 형성하도록 설계했다.</p> <p contents-hash="d820e8ecc42b5051a8902bb28c955b47d7a43eee62ad2bf69c2c7b429f1b69ca" dmcf-pid="xKqAjOPKjM" dmcf-ptype="general">이로 인해 해당 전해질은 고체 상태에서도 이온이 빠르게 이동할 수 있으며, 이온 전달 경로가 끊기지 않는다. 이는 그동안 고분자 전해질의 가장 큰 한계로 지적돼 온 낮은 이온전도도 문제를 근본적으로 개선한 성과다.</p> <p contents-hash="7a0e95b66ec68720deb8f8772dec74e0245c04dd27573f6a6957caccfcf82bc4" dmcf-pid="ymDUp2vmNx" dmcf-ptype="general">이번 연구의 또 다른 특징은 기존 리튬이온전지 생산 공정과의 높은 호환성이다. 새로 개발된 고분자 전해질은 초기에는 액체 상태여서 현재 공장에서 사용하는 방식과 유사하게 전극에 코팅하거나 스며들게 할 수 있고, 이후 간단한 공정을 거쳐 고체 전해질로 전환된다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="8a0a9335e1b4db6a53aeccf5e4df7ffe3d907e6360ba30ca5a9797ff6f56a376" dmcf-pid="WswuUVTsjQ" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="새로운 고분자 전고체 전해질 개념을 제시한 연구진. 왼쪽부터 연세대 오경석 연구원, 고려대 이지은 연구원, 곽상규 교수, 연세대 이상영 교수." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/17/ZDNetKorea/20251217101444495hwsv.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="9wPCIGoMcg" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/17/ZDNetKorea/20251217101444495hwsv.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 새로운 고분자 전고체 전해질 개념을 제시한 연구진. 왼쪽부터 연세대 오경석 연구원, 고려대 이지은 연구원, 곽상규 교수, 연세대 이상영 교수. </figcaption> </figure> <p contents-hash="99a4cb1e58017a64ff0fad12570c11a01bc7a8e9c073b353c9b50476173a3752" dmcf-pid="YOr7ufyOoP" dmcf-ptype="general">이상영 교수는 "고가의 신규 설비를 도입하지 않고도 기존 리튬이온전지 생산 라인을 전고체전지 공정으로 단계적으로 전환할 수 있는 가능성을 제시했다"고 설명했다.</p> <p contents-hash="6808e9f50654e5b38d040bfe1bc0a5f2af13f3cf71f55b58a46b0cd3d19ea3b8" dmcf-pid="GImz74WIA6" dmcf-ptype="general">연구팀은 또 이 전해질을 이용해 두꺼운 전극을 사용하면서도 실온과 낮은 압력 조건에서 안정적으로 작동하는 전고체전지를 구현했다. 기존 리튬이온전지(일반적으로 약 250Whkg−1 수준) 대비 약 두 배 수준의 높은 에너지 밀도(516Whkg−1)를 갖는 전고체전지 실현 가능성을 제시했다.</p> <p contents-hash="72679a4a77101a350e193f9344b6d6029f9a4bd41a0e35907ea61728c99d179a" dmcf-pid="HCsqz8YCj8" dmcf-ptype="general">이상영 교수는 “기존 리튬이온전지 제조 공정과의 호환성이 매우 뛰어난 고체 전해질 플랫폼을 제시했다는 점에서 의미가 크다”며, “엔트로피 기반 고분자 전해질을 이용하면 복잡한 추가 공정 없이도 고에너지 전고체전지를 구현할 수 있어, 전고체전지 상업화를 실질적으로 앞당길 수 있는 계기가 될 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="dde0176ce6f42c439c147945946f93261105ddbc9dc9b964283c641746855938" dmcf-pid="XhOBq6Ghg4" dmcf-ptype="general">연구는 한국연구재단 개인기초연구지원사업과 나노·소재기술개발지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, 12월6일자)에 게재됐다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="9eac270187257ff180ed489c0120959ba43371a591d2c6bb6c58ae245d8c5bb6" dmcf-pid="ZlIbBPHlgf" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽그림은 액체처럼 스며든 고분자 전해질(가교 전)이 열 처리 후 전극 내부에서 고체로 변하며 전고체전지용 전극을 형성하는 공정 개념도이고, 오른쪽은 전고체전지 풀 셀 모식도.(그림=연세대)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/17/ZDNetKorea/20251217101445731qgfv.jpg" data-org-width="636" dmcf-mid="2jIbBPHlNo" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/17/ZDNetKorea/20251217101445731qgfv.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽그림은 액체처럼 스며든 고분자 전해질(가교 전)이 열 처리 후 전극 내부에서 고체로 변하며 전고체전지용 전극을 형성하는 공정 개념도이고, 오른쪽은 전고체전지 풀 셀 모식도.(그림=연세대) </figcaption> </figure> <p contents-hash="01e17dde4b08013cb0dd50ea1bd892a07eaf9ddd06cf02d089fa988114b7f0fc" dmcf-pid="5SCKbQXSoV" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 JBL 하이엔드 제품군 확장…'서밋 시리즈' 3종 들어보니 12-17 다음 경악! 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