전고체전지 핵심소재, 스티커처럼 붙여 만든다 작성일 10-26 34 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">화학연, 고체전해질 전사 인쇄 공정 제시<br>기존 전극 변형·두께 불균일 문제 해결</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="BnfXDjqFEb"> <p contents-hash="648cfdb374c8340e353d08a4c6d2725059cf54a2d7281365a050022d4eb63e3f" dmcf-pid="bg61mkKpsB" dmcf-ptype="general"> [이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 전고체전지의 핵심 소재인 고체전해질을 매우 얇게 만들면서 넓은 면적에 결함 없이 균일하게 제조할 수 있는 ‘전사 인쇄’ 공정을 제시했다.</p> <p contents-hash="48b361bf7edb1617511a85dc66007d34e5c657e1c255ecee2fa7a8afb5b9ed1d" dmcf-pid="KaPtsE9UOq" dmcf-ptype="general">한국화학연구원은 강영구 책임·박명수 선임연구팀이 가닛계 산화물 고체전해질 LLZTO를 활용해 별도 기판에 고체전해질 막을 먼저 만든 뒤 전극에 옮기는 전사 인쇄 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4edff37e075b4ed5472315640bba8849e9559642026bfae8a422ac2c91b563ff" dmcf-pid="9NQFOD2urz" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="한국화학연구원 연구진.(왼쪽부터)강영구 책임연구원, 추슬기 석사후연구원, 박명수 선임연구원.(사진=한국화학연구원)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/26/Edaily/20261026154832165eahc.jpg" data-org-width="800" dmcf-mid="zCpv89lwm9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/26/Edaily/20261026154832165eahc.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 한국화학연구원 연구진.(왼쪽부터)강영구 책임연구원, 추슬기 석사후연구원, 박명수 선임연구원.(사진=한국화학연구원) </figcaption> </figure> <div contents-hash="1263886a51fd6d4f2cb7ae2c5b3419559b207af302f03407e9255b0d36ec1847" dmcf-pid="2jx3IwV7s7" dmcf-ptype="general"> 전고체전지는 액체 전해질 대신 고체 기반 전해질을 이용해 화재 위험을 낮추고 에너지 밀도를 높일 수 있다. 다만 높은 에너지 밀도를 확보하려면 20마이크로미터(㎛) 이하로 얇고, 넓은 면적에서 두께도 균일해야 한다. </div> <p contents-hash="a4e09770c1e009441bc43780382fabec69602298f291a898513e40caa79f4fd9" dmcf-pid="VAM0Crfzwu" dmcf-ptype="general">기존 고체전해질을 별도 필름으로 만드는 방식은 찢어지지 않기 위해 70~120㎛까지 두꺼워야 했다. 전극에 반죽(슬러리)을 직접 바르는 방식도 액체 상태 슬러리가 다공성 전극 내부로 스며들어 전극이 변형되거나, 두께가 균일하지 않는 문제가 있었다.</p> <p contents-hash="b5f07248ddab4ef1f7b54982f018c8bd16a49984f0bdbf3abcea2a24745c1fcd" dmcf-pid="fcRphm4qrU" dmcf-ptype="general">연구팀은 고체전해질 슬러리를 PET-PDMS 기판에 코팅해 건조한 뒤, 완성된 얇은 막만 롤러로 압착해 스티커처럼 전극으로 옮기는 전사 인쇄 방식을 적용했다.</p> <p contents-hash="7255d06b694cc574e88fce7f156e4c769cd4225316eebacb90bc451f8543353c" dmcf-pid="4keUls8BDp" dmcf-ptype="general">이때 코팅 과정과 전사 과정에 적합한 재료 간 친화도를 한센 용해도 지수(HSP)로 계산해 최적 조건을 설계했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="7177936fb0eea63430d0181f483a036f407912f1431c2a34f5012376b9541d26" dmcf-pid="8EduSO6bO0" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="전사 코팅하기 전 고체전해질(오른쪽)과 전사 후 고체전해질(왼쪽).(사진=한국화학연구원)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/26/Edaily/20261026154833360dmht.jpg" data-org-width="800" dmcf-mid="qUWNfbCEsK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/26/Edaily/20261026154833360dmht.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 전사 코팅하기 전 고체전해질(오른쪽)과 전사 후 고체전해질(왼쪽).(사진=한국화학연구원) </figcaption> </figure> <div contents-hash="63b177a2225fa872db5cf8c4e606b2c73cc9f3ad6a896b719bb928a4726e0f1c" dmcf-pid="6DJ7vIPKs3" dmcf-ptype="general"> 코팅 단계에서는 슬러리가 기판에 고르게 퍼지도록 친화도가 높은 조합을, 전사 단계에서는 건조된 막이 기판에서 쉽게 떨어지도록 접착력이 낮은 조합을 선택했다. 이런 식으로 반복 실험없이 다양한 재료의 조합을 합리적으로 선택할 수 있는 범용적·정량적 설계 원리를 제시했다. </div> <p contents-hash="e106fa822653424c34be5f8b23e15979bb8eb879ec90cc19c795a95986696899" dmcf-pid="PZIdz0EomF" dmcf-ptype="general">분석 결과, 연구진은 6×20㎝, 총 120c㎡ 면적에서 평균 두께 15㎛, 편차 약 1㎛의 균일한 고체전해질 층을 구현했다. 반면 전극에 직접 코팅한 경우는 6×11㎝ 면적에서도 막 두께가 10~25㎛로 균일하지 않았다.</p> <p contents-hash="f35750795972cd74f71c42343cb422bbc4ba6bd66ec4d39c121dcbcc69fc6a7d" dmcf-pid="Q5CJqpDgwt" dmcf-ptype="general">전해질 성능도 향상됐다. 25도에서 이번 하이브리드 고체전해질의 리튬이온 전도도는 일반 배터리에 널리 쓰는 PE 분리막에 동일한 고분자 전해질을 채운 비교군 보다 약 50% 높게 나타났다. 리튬이온 전달수도 0.69로 비교군 0.36의 약 2배였다.</p> <p contents-hash="e0b456752966ca99f1ee09128d7e87d0be9e31331693cee98068f8a5811e6711" dmcf-pid="x1hiBUwaD1" dmcf-ptype="general">직접 코팅 방식과 비교한 결과, 100회 충·방전 후 용량 유지율은 전사 인쇄 전지가 83.6%, 직접 코팅 전지가 36.1%였다. </p> <p contents-hash="303534c598e0081f3d595c6a4873fddca41cdcd14f0189d6229c4add5f99d196" dmcf-pid="yL4ZwAB3E5" dmcf-ptype="general">안전성도 개선됐다. 파우치형 전지를 150도에서 2시간 30분 동안 시험한 결과에서도 전사 인쇄 전지는 안정적인 전압을 유지했다. 반면, 기존 PE 분리막 기반 전지는 분리막 수축으로 내부 단락이 발생해 약 10분 만에 전압이 급격히 떨어졌다.</p> <p contents-hash="05a340f808e059fee09a5587f88735c3e20eec32b038abfede1950d339a2f9f3" dmcf-pid="Wo85rcb0mZ" dmcf-ptype="general">연구팀은 향후 재료별 한센 용해도 지수와 실제 코팅·접착·전사 결과를 데이터로 축적하면 AI를 활용해 공정에 적합한 소재 조합을 미리 선별하는 연구도 가능할 것으로 보고 있다.</p> <p contents-hash="77aeb00467ccc286b48109dfffb3ab0d9082b2921a05fa7ab7f2267122bb3480" dmcf-pid="Yg61mkKpOX" dmcf-ptype="general">강영구 화학연 책임연구원은 “막을 전극에 직접 바르는 과정에서 발생하는 결함을 줄일 수 있어 대면적 생산 시 불량 감소와 생산수율 향상이 가능하다”고 말했다.</p> <p contents-hash="736fb64150bfc0aea30ca37d175444aa0f1526e2a5365acdcf7afa3e59732a40" dmcf-pid="GaPtsE9UwH" dmcf-ptype="general">연구 결과는 소재 분야 국제학술지 ‘Advanced Functional Materials’에 지난 9월 게재됐다.</p> <p contents-hash="8773bd0b3618bedaa7e51dbee70191dd1fd02cbeefad451870a0debdba0f7f40" dmcf-pid="HNQFOD2uDG" dmcf-ptype="general">강민구 (science1@edaily.co.kr) </p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 이데일리. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 단말 판매 넘어 구독도?…삼성·애플, AI 유료화 카드 만지작 10-26 다음 '모던 워페어4'로 싸우는 어르신들, '게임 안 하는 분탕'은 그만 [기자수첩-ICT] 10-26 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
