포스텍, 전기차 배터리 용량 2배 높이는 '후막 전극 기술' 개발

작성일 08-06

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="2DI69Wo9wY">
          <p contents-hash="fde68486694908e5b547f393c90177d697a10444860084b17833caafa4e2925f" dmcf-pid="VwCP2Yg2DW" dmcf-ptype="general">포스텍(POSTECH)은 박수진 화학과 교수 연구팀이 전기차 배터리 용량을 두배 높이는 후막 전극 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="4e6cd45d44ba130c1c57bc682edb5bd6984bd0b23b34116a1c87d2e869f86564" dmcf-pid="frhQVGaVIy" dmcf-ptype="general">기존 배터리 업계는 용량을 늘리기 위해 얇은 전극을 여러 장 쌓는 방식을 사용해 왔지만 이는 전극만 늘어나는 것이 아니라, 에너지를 저장하지 않는 분리막이나 지지대 같은 부품도 함께 늘어나며 배터리가 무거워지고 부피만 커지는 문제점이 있다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2c09153be4561edf2387700d28f946d99cdea72776f87658153679e197c57111" dmcf-pid="4mlxfHNfIT" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="박수진 교수(왼쪽)와 김연수 교수" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/06/etimesi/20250806092304080jenz.jpg" data-org-width="346" dmcf-mid="K86WhJphwH" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/06/etimesi/20250806092304080jenz.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            박수진 교수(왼쪽)와 김연수 교수
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="ba70f012c8f99b2537a8801498905253cc4a5eaa3a3c10340910d3a079ab003e" dmcf-pid="8ks4bTnbmv" dmcf-ptype="general">이를 극복하려면 한 장의 전극에 더 많은 에너지 저장 물질을 담을 수 있는 '후막 전극' 기술이 필요하다. 하지만 전극이 두꺼워질수록 내부로 리튬이온이 침투하기 어려워지고, 전극을 붙잡아주는 바인더가 위쪽에 몰리면서 균열이나 손상이 발생하는 등 여러 문제가 생겼다.</p>
          <p contents-hash="6e3c472268016ad95a36f37a3eff15fe5efd42112ec66a66615a68aa34646e74" dmcf-pid="6EO8KyLKDS" dmcf-ptype="general">연구팀은 물 분자가 얼음 결정으로 응고될 때 수소결합을 통해 질서정연한 구조를 형성하는 원리에서 착안, 수소결합을 유도하는 기능기를 'ICEP(Ionically Conductive Elastic Polymer)'에 도입했다. 이 기능기는 양극활물질 표면과 강하게 상호작용하며 입자 하나하나를 균일하게 감싸는 구조를 형성하여 전극 표면을 안정화시킨다. 동시에, 수소결합 네트워크는 리튬 이온의 확산 경로를 형성하고, 건조 중 발생하는 내부 응력을 효과적으로 분산시킨다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ffeb689e1213c845a819f680261939c7a0ad3c4e2b818e47b6e87d52e8015adc" dmcf-pid="PDI69Wo9Il" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="ICEP 바인더의 구성요소와 이를 통해 구현한 양극 후막 전극의 모습" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/06/etimesi/20250806092305320fnmr.png" data-org-width="700" dmcf-mid="9WKCwPZwOG" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/06/etimesi/20250806092305320fnmr.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            ICEP 바인더의 구성요소와 이를 통해 구현한 양극 후막 전극의 모습
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="ddb3101196c57de25600866f98a0463362ab5a47a8e5376d9aca3b5377015f60" dmcf-pid="QwCP2Yg2wh" dmcf-ptype="general">이러한 수소결합 기반 네트워크 덕분에 ICEP 바인더는 기존 대비 3배 이상의 두꺼운 전극(약 12.5mAh/cm²) 에도 안정적으로 적용되었으며, 바인더 함량을 기존 상용화 수준(3%)의 1/3인 1%로 줄여도 전기화학 성능이 유지되는 성과를 보였다.</p>
          <p contents-hash="e7115d4454aa348ae9798b91dcc1f783755434d7f17c317fcb76d27a7d0afefe" dmcf-pid="xrhQVGaVOC" dmcf-ptype="general">실제 파우치셀 테스트 결과, ICEP 기반 후막 전극은 무게당 377.6 Wh, 부피당 1016.8 Wh의 높은 에너지 밀도를 나타냈으며, 이는 동일한 크기와 무게 기준으로 상용 배터리 대비 약 1.5배 이상의 에너지 저장 성능을 의미한다. 전기차에 적용할 경우, 지금보다 1.5배 먼 거리를 주행할 수 있다는 계산이 가능하다.</p>
          <p contents-hash="79927c943808ec7991a740d280aed0404a93c5a6ef20a6b40572e0ff4318abd2" dmcf-pid="yb4TIe3IsI" dmcf-ptype="general">박수진 교수는 “ICEP는 단순히 전극을 두껍게 만드는 기술이 아니라, 배터리 내부에서 일어나는 복잡한 전기화학 반응을 제어하고 효율을 높이는 핵심 플랫폼 기술”이라며 “고에너지 밀도 배터리의 상용화를 앞당길 중요한 전환점이 될 것”이라고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="f0a4ad61d55945c19aa94f50eba89e6770de0af9174c4f0066faae01e6dfaa6b" dmcf-pid="WK8yCd0CrO" dmcf-ptype="general">과학기술정보통신부 사업 지원을 받아 수행된 이번 연구성과는 최근 세계적인 권위의 재료과학 국제 학술지 중 하나인 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 게재됐다. 연구에는 박수진 교수와 한동엽 박사, 통합과정 김영석 씨, 김연수 신소재공학과 교수, 동국대 의생명공학과 마수드(Masud) 교수 연구팀이 함께 했다.</p>
          <p contents-hash="f4d622ae14b82c35c858a5b92d9576693ed4509fc89c62131a6429b5737d3d65" dmcf-pid="Y96WhJphEs" dmcf-ptype="general">포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p>
         </section> 
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