"리튬이온 배터리를 건식으로"…유해물질 사용량 70% 절감

용매 없이 전극 제조… PTFE 사용량 70% 이상 절감 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스' 게재

(왼쪽부터) 강지현 박사과정생, 엄호종 박사과정생, 장서현 박사과정생, 남인호 교수. (사진=중앙대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]윤신영 인턴 기자 = 중앙대 연구진이 리튬이온 배터리를 건식으로 제조하는 기술로 친환경 배터리 제조 공정에 새 가능성을 제시했다.

중앙대학교는 화학공학과 남인호 교수 연구팀이 기존의 습식 코팅 공정에서 벗어나 용매 없이 전극을 제조하는 건식 전극 공정을 개발했다고 28일 밝혔다.

리튬이온 배터리는 주로 습식 공정을 통해 생산된다. 하지만 리튬이온 배터리의 생산효율을 극대화하려면 유독성 용매를 사용하지 않고 전극을 제조하는 건식 공정을 사용해야 한다.

건식 공정에서는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이 유일한 바인더로 사용된다.

그러나 PTFE는 과불화화합물(PFAS)의 일종으로 환경 및 인체 유해성이 인정돼 미국 환경보호청(EPA)과 유럽화학물질청(ECHA)에서 사용 규제가 논의되고 있는 물질이다.

연구진은 건식 공정의 지속 가능성을 확보하기 위해 대체 바인더 개발에 주목했다.

이들은 항구에서 배를 고정하는 볼라드(Bollard) 구조에 착안해 '볼라드-앵커드(Bollard-Anchored)' 바인더 시스템을 개발했다.

이 시스템은 형성된 바인더(PC)를 양극 물질에 먼저 부착하는 방식을 통해 PTFE 사용량을 70% 이상 절감했다.

고전압(4.9V) 환경에서도 안정적인 성능을 유지하는 것으로 나타났다.

건식 전극용 볼라드-앵커드(Bollard-Anchored) 바인더의 성능 평가 도식. (사진=중앙대 제공) *재판매 및 DB 금지

남인호 교수는 "이번 연구는 친환경성과 고성능을 동시에 충족하는 혁신적인 전극 제조 기술을 제시한 것"이라며 "전기차, 대규모 ESS, 항공우주 배터리 등 다양한 산업 분야에서 상용화될 가능성이 크다"고 설명했다.