김병수 · 이상영 UNIST 교수팀
화학반응 일으켜 불순물 제거
화학반응 일으켜 불순물 제거
국내 연구진이 리튬이차전지의 성능을 높일 새로운 분리막을 개발했다.
UNIST는 김병수 자연과학부 교수와 이상영 에너지및화학공학부 교수 공동 연구팀이 기능성 나노셀룰로스를 도입한 '화학적 기능성막'을 개발했다고 2일 밝혔다.
분리막은 이차전지 양극과 음극 사이의 소재로, 이온이 지나다니는 통로 역할을 한다. 기존 분리막은 전지의 화학반응에는 관여하지 않았지만, 연구팀이 개발한 화학적 기능성막은 전지 성능을 떨어뜨리는 불순물을 화학작용을 통해 걸러내 전지 성능을 높인다.
연구팀은 분리막 성능을 높이기 위해 2층 구조를 설계했다. 1㎚(나노미터·10억 분의 1m) 크기의 작은 구멍을 가진 기능성 나노셀룰로스에 1㎛(마이크로미터·100만 분의 1m) 크기의 구멍을 가진 다공성 고분자 섬유를 붙여 구멍이 많고 균일한 구조를 만들었다.
연구팀이 개발한 분리막은 열에 강하기 때문에 차세대 양극 활물질로 주목받는 '리튬망간산화물' 상용화도 앞당길 것으로 기대된다.
이 물질은 저렴하고 출력 특성이 우수하지만, 고온에서 망간이 흘러나오는 단점이 있었다. 새로운 분리막을 쓰면 이렇게 빠져나온 망간 이온들을 걸러내 전지 성능을 크게 개선할 수 있다.
이상영 교수는 "현재 분리막으로 쓰는 폴리올레핀 계열의 분리막을 사용하는 전형적인 방식은 한계에 도달했다"며 "이전에 보고된 적 없는 신소재와 구조가 적용된 이번 분리막 연구는 정체된 전지 산업의 새로운 돌파구가 될 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 미국화학협회의 나노 분야 학술지인 '나노레터스'에 게재된다.
남도영기자 namdo0@
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