에기연, 탄소배출 없는 전극 반죽으로 친환경 배터리 기술 개발 착수

▲기술의 비교우위성과 기존 기술 대비 차별성. 한국에너지기술연구원

[에너지경제신문 오세영 기자] 한국에너지기술연구원은 울산차세대전지연구개발센터 김진수 박사 연구진이 탄소배출 없는 친환경 배터리 만들기에 나섰다고 7일 밝혔다.

김진수 박사 연구진은 국내 최초로 기존 리튬이온배터리 전극 습식 제조에서 용매를 제거한 새로운 건식 공정 개념을 디자인하고 이를 실현하기 위한 기반 소재와 장비까지 실증 수준으로 개발할 계획이다.

이번 연구는 ‘탄소중립형 고에너지밀도 배터리를 위한 소재·공정 혁신 융합 솔루션 개발’ 사업에 해당되며 5년 동안 114억원이 투입된다.

연구원에 따르면 지금까지 진행되는 배터리 전극 습식 제조과정에서는 용매 건조로 인해 1kWh당 42kg의 이산화탄소가 발생하는 것으로 확인됐다.

연구진은 건식 후막 전극을 구성 기반 소재로서 전하 전달을 극대화할 수 있는 탄소나노튜브 건식 도전재와 용매를 사용하지 않고 분산이 가능한 무용제 바인더, 건식 공정에 최적화된 신규 고용량 실리콘계 복합 활물질을 개발할 계획이다.

이번에 개발될 기술을 적용하면 탄소 배출이 전혀 없는 건식 컴파운드를 만들어 기존보다 에너지밀도가 약 60% 증가한 400Wh/kg급의 리튬이온배터리를 구현할 수 있다. 또 스마트 소재(도전재·바인더·음극재)와 연속식 장비(믹서·코터·프레스)의 통합 솔루션 개발로 두꺼운 후막 전극을 실증 수준으로 제조할 수 있다.

특히 건식 전극 제조를 위한 소재와 공정 기술 통합 개발은 탄소 배출과 공정 원가를 줄이고 생산 효율성을 높일 수 있다. 후막 전극을 구현하면 리튬이온배터리의 에너지밀도를 향상시킬 수 있어 환경적·기술적 파급력이 매우 크다.

연구진은 이번 건식 전극 제조용 소재·공정 혁신 융합 솔루션 개발을 통해 ‘2050년 대한민국 탄소중립 달성’과 ‘2030년 K-배터리 소부장 산업’에 지속가능한 경쟁력을 확보할 수 있다고 전망한다.

김진수 박사는 "이번 배터리 제조 혁신 기술 개발은 폭발적으로 성장하고 있는 배터리 산업이 탄소중립을 달성해 지속가능한 성장을 할 수 있는 기술적 기반을 지원하는 것에서 그치는 것이 아니라, 배터리 자체의 에너지저장 성능까지 새로운 수준으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.


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