단국대, 2차 전지 분리막에 점토광물 적용…국제학술지 게재

점토광물 구조 분석으로 차세대 소재 설계 가능성 제시

단국대학교 에너지공학과 원종호 교수 *재판매 및 DB 금지

[천안=뉴시스]송승화 기자 = 단국대학교 에너지공학과 원종호 교수 연구팀이 점토광물을 활용한 2차 전지 분리막 설계를 통해 차세대 에너지 저장장치 핵심소재 개발 분야에서 주목할 만한 연구 성과를 거뒀다.

14일 단국대에 따르면 이번 연구는 단국대가 보령시와 함께 수행 중인 충청남도 지역혁신 중심 대학지원체계(RISE) '보령시 수소산업 육성' 과제의 지원을 받아 진행됐다.

2차 전지에서 분리막은 양극과 음극을 분리하면서 이온만을 통과시키는 역할을 해 전지의 안정성과 성능을 좌우하는 핵심 부품이다.

현재 널리 사용되는 폴리올레핀계 소재는 제조 비용이 낮고 대량생산이 가능하다는 장점이 있지만, 열 수축에 따른 내구성 저하와 리튬 덴드라이트 성장으로 인한 안전성 문제 등 한계가 존재한다.

이에 따라 산업계에서는 점토광물(Clay Mineral)의 구조적 특성과 열적 안정성에 주목하며 차세대 분리막 소재로서의 가능성을 모색하고 있다.

원 교수 연구팀은 다양한 구조(1D·2D·3D)를 가진 점토광물을 분리막 표면에 코팅한 뒤, 형태학적 특성이 분리막 성능에 미치는 영향을 분석했다.

그 결과, 점토광물 기반 분리막은 기존 폴리올레핀계 분리막 대비 5배 이상의 전해질 흡수율을 기록했으며, 충방전 속도, 용량, 수명 등 전반적인 성능 향상을 입증했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science, IF=14.1, JCR 상위 7.0%)'에 게재됐다.

원 교수는 "이번 연구는 점토광물의 구조적 다양성과 분리막 성능 간의 관계를 체계적으로 분석한 결과"라며 "보령시의 수소 중심 에너지산업과 연계해 차세대 이차전지 및 에너지 저장장치 기술로의 확장 가능성도 높다"고 말했다.

한편 단국대는 충남 RISE 사업을 통해 수소 에너지 생산·저장·활용 전주기 산업 생태계 조성을 위한 공동연구와 전문 인력 양성에 박차를 가하고 있다.
 

[천안=뉴시스] 점토광물의 구조적 형태(1D·2D·3D)에 따라 달라지는 이차전지 성능 변화를 나타낸 그래프.(사진=단국대학교 제공)[email protected]. *재판매 및 DB 금지

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