경북대학교 공과대학.
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응용화학과 김주현 교수팀, 이차전지 차세대 공정기술(건식공정)을 활용한 고에너지밀도 이차전지 전극 개발
- 2024-08-29 11:47
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고에너지밀도 양극 구현을 위한 친환경 공정기술
경북대 응용화학과 김주현 교수는 가천대학교 최정현 교수팀과의 공동 연구를 통해 건식공정을 활용한 고에너지밀도 리튬 인산철 양극을 성공적으로 개발하였다.
탄소 중립 달성을 위한 적극적인 환경규제 및 친환경에너지 사용 증가에 따라, 리튬 이차 전지가 에너지 저장 장치로서 각광받고 있다. 현재 상용화된 배터리 전극의 경우 슬러리 기반의 습식 공정으로 제조되는데, 극판 제조과정에서 사용되는 용매를 건조 및 회수하는 과정에서 상당한 에너지 및 비용이 소모된다. 또 용매 건조로 인한 이산화탄소 발생량이 1 kWh당 42 kg으로 파악되면서 배터리 제조 공정에 혁신이 필요하다는 목소리가 높아지고 있다. 이에 전극을 제조하는 과정에서 용매를 사용하지 않는 건식공정이 차세대 전극 공정으로 주목받고 있다.
건식공정은 용매를 사용하지 않기 때문에 극판 제조 공정 중 건조 공정이 필요없게 되며, 건조 및 용매 회수에 투입되던 공정 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한 용매의 건조 과정에서 모세관 현상에 의해 발생하는 극판 상부로의 바인더 편재 현상을 막을 수 있어 전극의 후막화도 용이하다는 장점이 있다. 이러한 장점을 가지고 있는 건식공정을 리튬인산철 양극 제작에 도입하여 리튬 이차 전지의 에너지 밀도를 대폭 향상시키는데 성공하였다.
김주현 교수는 “건식 극판 공정 기술은 기존 이차 전지 제조 공정 전체를 대체할 수 있는 기술로, 이차 전지 시장 전체를 뒤흔들 수 있는 기술이다. 건식 공정을 도입하여 리튬인산철 양극의 낮은 에너지 밀도를 효과적으로 해결하고 전극 제조에 있어서 새로운 방향을 제시했다.” 라고 밝혔다.
본 연구는 경북대 응용화학과 권기환 석사과정 연구원이 주도하여 진행되었으며 재료분야 국제 저명 학술지인 ‘Small Science(IF: 12.7)지’에 24년 5월에 게재되었다. 이와 더불어 Small Science 학술지의 Back cover 표지로 선정되었다.
<사진 왼쪽부터 경북대 응용화학과 권기환 석사과정생, 김주현 교수, 가천대 최정현 교수, Back cover표지>
경북대 응용화학과 김주현 교수는 가천대학교 최정현 교수팀과의 공동 연구를 통해 건식공정을 활용한 고에너지밀도 리튬 인산철 양극을 성공적으로 개발하였다.
탄소 중립 달성을 위한 적극적인 환경규제 및 친환경에너지 사용 증가에 따라, 리튬 이차 전지가 에너지 저장 장치로서 각광받고 있다. 현재 상용화된 배터리 전극의 경우 슬러리 기반의 습식 공정으로 제조되는데, 극판 제조과정에서 사용되는 용매를 건조 및 회수하는 과정에서 상당한 에너지 및 비용이 소모된다. 또 용매 건조로 인한 이산화탄소 발생량이 1 kWh당 42 kg으로 파악되면서 배터리 제조 공정에 혁신이 필요하다는 목소리가 높아지고 있다. 이에 전극을 제조하는 과정에서 용매를 사용하지 않는 건식공정이 차세대 전극 공정으로 주목받고 있다.
건식공정은 용매를 사용하지 않기 때문에 극판 제조 공정 중 건조 공정이 필요없게 되며, 건조 및 용매 회수에 투입되던 공정 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한 용매의 건조 과정에서 모세관 현상에 의해 발생하는 극판 상부로의 바인더 편재 현상을 막을 수 있어 전극의 후막화도 용이하다는 장점이 있다. 이러한 장점을 가지고 있는 건식공정을 리튬인산철 양극 제작에 도입하여 리튬 이차 전지의 에너지 밀도를 대폭 향상시키는데 성공하였다.
김주현 교수는 “건식 극판 공정 기술은 기존 이차 전지 제조 공정 전체를 대체할 수 있는 기술로, 이차 전지 시장 전체를 뒤흔들 수 있는 기술이다. 건식 공정을 도입하여 리튬인산철 양극의 낮은 에너지 밀도를 효과적으로 해결하고 전극 제조에 있어서 새로운 방향을 제시했다.” 라고 밝혔다.
본 연구는 경북대 응용화학과 권기환 석사과정 연구원이 주도하여 진행되었으며 재료분야 국제 저명 학술지인 ‘Small Science(IF: 12.7)지’에 24년 5월에 게재되었다. 이와 더불어 Small Science 학술지의 Back cover 표지로 선정되었다.
<사진 왼쪽부터 경북대 응용화학과 권기환 석사과정생, 김주현 교수, 가천대 최정현 교수, Back cover표지>