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포스텍 연구팀, 고용량 '천연 고분자 바이더' 개발

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등록 2020-01-06 11:20:58
포스텍-UNIST 공동 연구팀 성과
고용량·고속충전 배터리용
전기차 더 빨리 충전하고 더 오래 달리게 한다
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[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍(총장 김무환)은 화학과 박수진(사진) 교수팀과 UNIST 유자형 교수팀이 공동연구를 통해 고용량, 고속충전 배터리용 '천연 고분자 바인더’를 개발했다고 6일 밝혔다.(사진=포스텍 제공) 2020.01.06. photo@newsis.com
[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍(총장 김무환)은 화학과 박수진 교수팀과 UNIST 유자형 교수팀이 공동연구를 통해 고용량, 고속충전 배터리용 '천연 고분자 바인더’를 개발했다고 6일 밝혔다.

실리콘은 배터리의 용량과 충전 속도를 높일 수 있다는 장점이 있지만, 전기 전도도가 낮고 충·방전 시 부피가 3배 이상 팽창해 물질 간 연결이 잘 깨진다는 문제가 상존해 왔다. 또한 100도 이상 고온의 열처리도 필요하다.

 이에 공동연구팀은 실리콘 전극의 구조적 안정성을 높이고 동시에 이온 전도도 향상을 위해 천연 고분자와 결합가능한 붕산(boronic acid)과 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide)기반의 다기능성 가교제 개발에 성공했다.

이번에 개발된 가교제는 전체 전극의 1% 중량만으로 천연 고분자와의 가교(분자와 분자 간에 공유 결합이나 이온 결합처럼 완전한 화학 결합이 형성된 것)를 통해 실리콘 전극의 성능을 향상하고, 수명을 4배 이상 늘릴 수 있다.

상온에서 가교할 수 있어 고온 열처리를 필요로 하는 제조공정도 필요로 하지 않는다.더욱이 이 물질은 추가로 가교 촉매제를 넣어주지 않아도 충·방전 시 팽창으로 인해 끊어진 연결을 다시 이어주는 자가 치유기능도 있어 강한 접착력을 가지는 있는 것으로 확인됐다.

이번 연구결과는 학술지 ‘어드밴스드 펑서널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’ 최근호에 게재됐다.   

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[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍(총장 김무환)은 화학과 박수진 교수팀과 UNIST 유자형 교수팀이 공동연구를 통해 고용량, 고속충전 배터리용 '천연 고분자 바인더’를 개발했다고 6일 밝혔다.사진은 관련 연구흐름도.(사진=포스텍 제공) 2020.01.06. photo@newsis.com
이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업의 일환으로 수행됐다.
  
포스텍 박수진 교수는 “가교제와 결합된 천연 고분자 바인더는 자가 치유능력과 강한 결합력, 빠른 리튬 이온 전달 특성이 있어 두꺼운 실리콘 전극 제조에도 안정적으로 적용된다”며 “이 연구결과는 고속충전이 가능한 고용량 이차전지를 필요로 하는 전기 자동차 산업에 크게 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.


◎공감언론 뉴시스 dr.kang@newsis.com
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