화학연, '스티커'처럼 붙여 만드는 고체 전해질 전사 인쇄 기술 개발 작성일 10-26 48 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="H6XhxurNOE"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="11b3dd068199bd7c17050cded137f7ef53dce67e26e51236f90ff4b9fa05ffe5" dmcf-pid="XPZlM7mjEk" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="전사 코팅하기 전 고체전해질(오른쪽) 및 전사 후 고체전해질(왼쪽)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/26/etimesi/20261026120245900oauk.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="Gs0Yn9lwrD" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/26/etimesi/20261026120245900oauk.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 전사 코팅하기 전 고체전해질(오른쪽) 및 전사 후 고체전해질(왼쪽) </figcaption> </figure> <p contents-hash="9cfd932e86fa0f116d41e97e9c7b489fe2143bc577be7ddb01881caffa4265c9" dmcf-pid="ZQ5SRzsAmc" dmcf-ptype="general">우리 연구진이 '고체 전해질'을 매우 얇게, 대면적에서 결함없이 균일하게 만드는 '전사 인쇄' 공정을 개발했다. 고체 전해질은 전고체전지 핵심 부품으로, 향후 롤투롤 공정 적용이 가능한 고안전·고에너지 전고체전지 제조가 기대된다.</p> <p contents-hash="c75006f45f5a909b4312dc9f990e5b25a05d257c5eb7ef052ca15ebc1046f3eb" dmcf-pid="5x1veqOcmA" dmcf-ptype="general">한국화학연구원(원장 신석민)은 강영구 책임, 박명수 선임 연구이 가닛계 산화물 고체전해질 LLZTO를 활용해, 별도 기판에 고체전해질 막을 먼저 만든 뒤 전극에 옮기는 전사 인쇄 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.</p> <p contents-hash="0efdcb68577cc931bdc9e1cef671d8869e38636466bcc7d7c3d2a8ed2aba31e2" dmcf-pid="1MtTdBIkrj" dmcf-ptype="general">전고체전지는 액체 전해질 대신 고체 기반 전해질을 이용해 화재 위험을 낮추고 에너지 밀도를 높일 수 있다. 고에너지 밀도를 확보하려면 20마이크로미터(㎛) 이하로 얇고, 넓은 면적에서 두께도 균일해야 한다.</p> <p contents-hash="32db9bf5d3b875c876caa69f717117da249c13b49aa7371034453a7abe8b3bc2" dmcf-pid="t4GIPpDgmN" dmcf-ptype="general">기존 고체전해질을 별도 필름으로 만드는 방식은 찢어지지 않기 위해 70~120㎛까지 두꺼워져야 했다. 전극에 반죽(슬러리)을 직접 바르는 방식 역시 액체 상태 슬러리가 다공성 전극 내부로 스며들어 전극이 변형되거나, 두께가 균일하지 않는 문제가 있었다.</p> <p contents-hash="deb1c8d05115a9e4bacfa2a4f58582e0056ff678cafb586decc54bac75f56bce" dmcf-pid="F8HCQUwama" dmcf-ptype="general">연구팀은 고체전해질 슬러리를 PET-PDMS 기판에 코팅·건조한 뒤, 완성된 얇은 막만 롤러로 압착하며 스티커처럼 전극으로 옮기는 전사 인쇄 방식을 적용했다. 이때 여러 소재를 시행착오로 시험하는 대신, 코팅 과정과 전사 과정에 적합한 재료 간 친화도를 한센 용해도 지수(HSP)로 계산해 최적 조건을 설계했다.</p> <p contents-hash="03392fa7dbb744bde832b335625e0f03d9b7735e37a2fbc1fb41ef44e4bff0ec" dmcf-pid="36XhxurNOg" dmcf-ptype="general">코팅 단계에서는 슬러리가 기판에 고르게 퍼질 수 있도록 친화도가 높은 조합을, 전사 단계에서는 건조된 막이 기판에서 쉽게 떨어질 수 있도록 접착력이 낮은 조합을 선택했다.</p> <p contents-hash="48baea0110c5269ac4da691ba6239e7e1bd03c3a6ee55ec6dbd0ecb0e5b1980d" dmcf-pid="0PZlM7mjDo" dmcf-ptype="general">그 결과 6×20㎝, 총 120㎠ 면적에서 평균 두께 15㎛, 편차 약 1㎛의 균일한 고체전해질 층을 구현했다. 전극에 직접 코팅한 경우는 6×11㎝ 면적에서도 막 두께가 10~25㎛로 불균일했다.</p> <p contents-hash="b210f33a5dc3b8ea0d76a622ddcf23bf50265b8ddfa2a1f3560f56a5f8ad166b" dmcf-pid="pQ5SRzsAOL" dmcf-ptype="general">전해질 성능도 향상됐다. 25도에서 이번 하이브리드 고체전해질의 리튬이온 전도도는 일반 배터리에 널리 쓰이는 PE 분리막에 동일한 고분자 전해질을 채운 비교군보다 약 50% 높았다. 리튬이온 전달수도 비교군의 약 2배였다.</p> <p contents-hash="e64c524d440b359bc66ff79bd204dc353aa6c647a9d17c3b1cc7b7540dcd33bb" dmcf-pid="Ux1veqOcOn" dmcf-ptype="general">전사 인쇄 효과를 확인하기 위해 직접 코팅 방식과 비교한 결과, 100회 충·방전 후 용량 유지율은 전사 인쇄 전지가 83.6%, 직접 코팅 전지가 36.1%였다. 안전성도 개선됐다.</p> <p contents-hash="c1a011faccb57a8e5e09e94799e816130f17f1c6994cc9aa845b0f8ea31e17d8" dmcf-pid="uMtTdBIkmi" dmcf-ptype="general">강영구 책임연구원은 “이번 기술은 막을 전극에 직접 바르는 과정에서 발생하는 결함을 줄일 수 있어 대면적 생산 시 불량 감소와 생산수율 향상이 가능하다”고 밝혔다. 신석민 화학연 원장은 “앞으로 한센 용해도 지수 예측 노하우를 AI와 접목해 보호막·기능성 코팅층 등 다양한 이차전지용 박막 제조에도 활용되길 기대한다”고 밝혔다.</p> <p contents-hash="e213425daacfd50f82dfffc0722a23e9775b6745c9583d4479da52ee172cf3c7" dmcf-pid="7RFyJbCEOJ" dmcf-ptype="general">이번 성과는 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈에 9월 게재됐다.</p> <p contents-hash="ce3ca4163f3c33b2ac48e80529fe111f0f14592fac9f4a1931d7ec8e4ff5e758" dmcf-pid="ze3WiKhDwd" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 '우주 사업자도 방산공제조합 이용', 우주청 적극행정 최우수 사례에 10-26 다음 스마트폰 밖 문화 경험 공략…‘네카오’ 오프라인 진격, 이번엔 대형 공연장 10-26 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
