단국대 원종호 교수팀, 바이오소재 활용 이차전지 분리막 성능 개선 원리 규명

전해액 흡수율 최대 14배·이온전도도 2.4배 향상…고온 안정성 확보

▲친환경 바이오 소재를 활용해 이차전지 분리막의 성능과 안전성을 높이는 원리를 규명한 원종호 교수(왼쪽)와 1 저자로 참여한 최종영 석사 ⓒ단국대학교

단국대학교 연구진이 친환경 바이오 소재를 활용해 이차전지 분리막의 성능과 안전성을 높이는 원리를 규명했다.

단국대 원종호 교수(에너지공학과) 연구팀은 바이오 소재 기반 이차전지 분리막의 성능 개선 효과와 소재 설계 방향을 체계적으로 분석한 연구 성과를 국제학술지 ‘Carbon Energy’에 게재했다고 밝혔다.

이차전지 분리막은 배터리 내부에서 양극과 음극의 접촉을 막고 리튬이온의 이동을 돕는 핵심 소재다. 기존 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE) 계열 분리막은 열에 취약하고 이온 이동 효율에 한계가 있다.

연구팀은 셀룰로오스와 키토산, 피브로인 등 친환경 바이오 소재에 주목해 기존 연구 데이터를 종합 분석했다.

그 결과 바이오 소재 기반 분리막은 기존 PP 분리막보다 전해액 흡수율이 최대 약 14배, 이온전도도는 약 2.4배 높은 것으로 나타났다.

열적 안정성도 개선됐다. 바이오 소재 분리막은 기존 PP 분리막의 수축온도보다 100℃ 이상 높은 220℃ 이상의 고온에서도 형태를 유지하는 특성을 보였다.

이번 연구는 LG화학 등 관련 기업 연구진과의 산학협력을 통해 수행됐으며, 차세대 고성능·고안전성 배터리 분리막 개발을 위한 소재 설계 방향을 제시했다.

원종호 교수는 “바이오 소재를 활용한 차세대 배터리의 가능성을 확인했다는 데 의미가 있다”며 “산학연 협력을 통해 기술 상용화에 기여하겠다”고 말했다.

이번 연구는 충남 지역혁신중심대학 지원체계(C-RISE)의 보령시·단국대 지역현안 해결과제 지원으로 진행됐으며, 최종영 석사가 1저자로 참여했다.

장찬우 기자

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