차세대 리튬이차전지로 알려진 전고체(액체 형태의 전해질을 고체로 바꿈) 이차전지용 소재의 성능을 높일 수 있는 친환경 기술이 개발됐다. 12일 한국전자통신연구원(ETRI)에 따르면 환경친화적인 소재인 셀룰로스를 기반으로 한 새로운 전도성 바인더를 개발해 전고체 이차전지 음극에 적용했다.
천연 고분자 유기물인 셀룰로스는 고등 식물의 세포벽 성분을 구성하는 섬유소이고, 바인더는 큰 접착력으로 전극을 기계적으로 안정화하는 이온전도성 고분자 소재를 뜻한다.
배터리에서 음극은 양극에서 이동한 리튬이온의 저장소 역할을 하는데, 음극재는 배터리 충전 속도와 수명·안정성을 결정하는 중요한 요소다. ETRI 연구진이 개발한 전도성 바인더는 음극에 적용되는 음극재의 일종으로, 기존 비전도성 바인더보다 충·방전 과전압을 약 30% 감소시키는 효과를 냈다.
고율 충·방전 성능은 약 40% 증가했다.
과전압이 감소하면 배터리 내부 저항이 줄어드는 만큼 안정적 구동, 배터리 수명 연장을 기대할 수 있고, 고속 충전에도 에너지전달 효율을 유지해 충전 성능을 향상하는 효과가 있다. 연구를 주도한 ETRI 신동옥 박사는 "전도성 바인더 소재를 전고체 이차전지에 적용함으로써 리튬 이온 전달 효율성을 극대화하는 데 성공했다"며 "고성능 전고체 이차전지의 상용화 가능성을 높일 것"이라고 말했다.