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건식 전극 기술은 기존 습식공정 대비 공정비용이 5분의 1 이하로 줄어들고, 전극을 구성하는 성분도 단순화해 미래 혁신 제조 기술로 주목받고 있다.
김 교수 연구팀은 양극재에 CNT를 감싸는 기술 개발을 통해 건식 전극 공정의 난제인 카본블랙 소재 혼합 공정을 제거해 세계 최고의 전극 밀도(4.0 g/cc)와 성능을 동시에 해결하는 성과를 냈다.
기존 습식공정은 혼합 시 사용하는 용매를 건조하기 위해 대규모의 건조로와 많은 열량이 필요하고, 용매를 회수하기 위한 장치 등이 필요하다. 하지만 건식 전극은 밀가루 반죽을 만들 듯 CNT가 코팅된 양극재와 바인더 소재를 기계적으로 혼합한 후 롤을 이용해 넓은 종이처럼 펴주기만 하면 된다.
이렇게 제조된 전극은 양극재 함량을 기존 96%에서 99.5%까지 올릴 수 있어 전지 성능의 개선이 기대된다. 또한 습식 전극의 건조과정과 프레스과정에서 발생하는 전극의 결함을 피할 수 있어 리튬이온전지의 전반적인 품질 향상도 기대할 수 있다.
김 교수는 “이번 연구는 기존 습식 전극의 제재와 공정 기술을 혁신해 리튬이온전지의 발전 방향을 제시한 것”이라며 “향후 안전하고 에너지밀도가 높은 리튬이온전지의 상용화에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구 관련 기술은 지난 8월 국내 특허를 출원했으며, International Journal of Energy Research 최신호에 게재됐다.
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