단국대 연구팀, 배터리 분리막 성능 향상 원리 규명

전해액 흡수율 최대 14배·이온전도 2.4배 향상 입증

[용인=뉴시스] 왼쪽부터] 단국대 원종호 교수,  최종영 석사(사진=단국대 제공) 2026. 10. 29. [email protected]  *재판매 및 DB 금지

[용인=뉴시스] 이준구 기자 = 단국대 원종호 교수(에너지공학과) 연구팀이 바이오소재를 활용해 이차전지 분리막의 성능을 높이는 원리를 체계적으로 규명했다고 29일 밝혔다. 최종영 석사(수소에너지학과)가 제1저자로 참여했다.

차세대 고안전성·고성능 분리막의 구체적인 소재 설계 방향을 제시한 이번 연구성과는 국제 학술지인 'Carbon Energy' (IF 21.4, ENERGY & FUELS 분야 JCR 상위 3.4%)에 게재됐다. 논문명은 'Applications of Biomaterials in Separators for Secondary Batteries'이다.

배터리 분리막은 이차전지에서 리튬이온의 이동을 제어하는 핵심 소재다. 리튬이온 배터리에는 주로 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE) 계열의 분리막이 사용된다. 하지만 기존 소재는 배터리 성능을 좌우하는 이온 통과가 원활하지 않고 열에 약해 화재 위험이 크다는 단점이 있었다.

연구팀은 셀룰로오스, 키토산, 피브로인 등 다양한 기원의 친환경 바이오소재에 주목했다. 방대한 선행 데이터를 분석한 결과, 바이오소재를 적용한 분리막이 기존 PP 분리막보다 전해액 흡수율이 최대 약 14배 늘었다. 이온전도도 역시 약 2.4배 향상된 것으로 나타났다.

배터리의 고질적인 문제인 화재 안정성 또한 개선됐다. 바이오소재 기반 분리막은 촘촘한 결합 구조 덕분에 기존 PP 분리막이 수축하는 온도보다 100°C 이상 높은 220°C이상의 고온에서도 형태를 유지했다.

이번 연구는 LG화학 등 관련 분야 기업 연구진과의 산학협력을 통해 수행됐다. 산업 현장에서 실제로 요구하는 이차전지 분리막의 성능과 안전성 향상 방향을 학술적으로 체계화했다는 점에서 큰 의미가 있다.

원종호 교수는 "이번 연구는 바이오소재를 활용한 차세대 배터리의 가능성을 열었다는 데 의의가 있다"며 "앞으로 산학연 협력을 통해 기술 상용화에 기여하겠다"고 밝혔다.


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