우리가 사용하는 휴대기기를 선택할 때 고려하는 요소 중 하나는 사용 가능 시간이다.
  휴대기기의 사용 가능 시간을 결정하는 요소는 ‘배터리’이다.
  또 테슬라의 약진으로 전기 자동차의 사용이 늘어나면서 배터리의 중요성은 더욱 증가하고 있다.
    경희대학교 식물환경신소재공학과 이정태 교수(사진)와 미국 케임브리지대학 Michael De-Volder 교수 공동 연구팀이 기존의 리튬이온 배터리보다 면적당 용량이 4~5배 높고 생산 비용도 획기적으로 줄일 수 있는 배터리 전극을 개발했다.
  이 배터리 전극을 차세대 휴대기기나 전기 자동차에 사용하면 배터리가 차지하는 공간과 무게를 줄일 수 있다.
  또 제작 비용의 절감으로 구매 비용을 낮출 수 있다.
    이정태 교수 연구팀은 연구 결과를 ’Bi-Continuous Phase Separation of Lithium Ion Battery Electrodes for Ultra-high Areal Loading‘라는 논문으로 세계적 학술지인 〈미국국립과학원회보(PNAS)〉의 온라인판에 현지시간으로 8월 19일 게재했다.
   배터리 성능에 주요한 전극 두께 늘려 성능 향상배터리는 양극 물질로 코팅된 알루미늄 집전체와 음극 물질로 코팅된 구리 집전체 사이에 다공성 분리막을 배치한 뒤, 리튬 이온을 포함하는 전해질을 넣어 만든다.
  이 사이에서 전기화학 반응이 발생해 에너지를 저장할 수 있다.
  이때 구리, 알루미늄, 분리막은 배터리 구동에 굉장히 중요한 역할을 하지만, 직접 에너지를 저장하진 않는다.
  이 부품의 사용을 줄이면 배터리의 부피가 줄어든다.
  이를 통해 배터리의 무게, 부피, 가격을 줄일 수 있다.
  가장 쉬운 전략은 전기화학 반응을 하는 활물질 코팅 두께를 늘리는 방법이다.
  하지만 활물질이 두껍게 코팅된 후막 전극은 건조 중 쉽게 금이 가거나 알루미늄·구리 집전체에서 떨어져나가는 현상이 있어서 제조가 쉽지 않다.
  또 두꺼운 전극에서의 전자와 이온의 이동이 어려워 전기화학 특성이 크게 감소하는 단점이 있다.
    이정태 교수 연구팀은 두꺼운 활물질 코팅의 단점 극복을 위해 액체전해질과 바인더의 ‘열유도상분리’를 응용해 3차원적으로 서로 연결된 기공구조를 가진 두꺼운 전극을 개발했다.
  고온에서 고분자 바인더, 활성물질, 카본블랙, 액체전해질을 교반하고 상온에서 원하는 두께의 전극으로 자유롭게 성형할 수 있다.
  연구팀은 세계에서 가장 두꺼운 3㎜ 두께의 배터리 전극을 포함한 다양한 두께의 전극의 전기화학적 특성을 살펴봤다.
 
우리가 사용하는 휴대기기를 선택할 때 고려하는 요소 중 하나는 사용 가능 시간이다. 휴대기기의 사용 가능 시간을 결정하는 요소는 ‘배터리’이다. 또 테슬라의 약진으로 전기 자동차의 사용이 늘어나면서 배터리의 중요성은 더욱 증가하고 있다.