전기차 ‘주행거리 약점’ 넘는다…활물질 99% LFP 배터리 전극 개발 작성일 03-09 36 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">UNIST·숙명여대·GIST 공동 연구<br>비활성 물질 1% 수준으로 낮춰<br>고속 방전·고온 환경에서도 안정적 성능 확인<br>비불소계 바인더 적용<br>친환경 공정·제조 비용 절감 기대</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="qg7pmC3Gm5"> <p contents-hash="40c6acd2d38a4dc9d7547a425bef09b7a1bf4e7abf3ba667c92d051192cf8dc2" dmcf-pid="BazUsh0HrZ" dmcf-ptype="general"> [이데일리 김현아 기자] 가격 경쟁력을 앞세워 전기차 시장에서 빠르게 확산되고 있는 LFP(리튬인산철) 배터리의 최대 약점인 짧은 주행거리를 개선할 수 있는 전극 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.</p> <p contents-hash="1292d7d160e39c00315c3c8ccf06a3576f26ced0f172bf7a80658c7cf43e9ca6" dmcf-pid="bNquOlpXmX" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 강석주 교수 연구팀이 숙명여대 주세훈 교수, 광주과학기술원(GIST) 이은지 교수 연구팀과 공동으로 활물질 함량을 99%까지 높인 LFP 배터리 양극을 개발했다고 9일 밝혔다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="23b3d71e63548af4146dd0e92a10b8c2b7d663ede0054a33b7248948ba27ccf0" dmcf-pid="KfySJohDmH" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 강석주 교수, 노은환 연구원. 사진=UNIST(울산과학기술원)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/09/Edaily/20260309080303308oqhg.jpg" data-org-width="670" dmcf-mid="7BxsQerNEt" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/09/Edaily/20260309080303308oqhg.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽부터 강석주 교수, 노은환 연구원. 사진=UNIST(울산과학기술원) </figcaption> </figure> <div contents-hash="c8af99015c21cc7fb47c8fc869a0678ebcb970eef8c0dcaa403fd747c8a6ed0e" dmcf-pid="94WviglwwG" dmcf-ptype="general"> 이번 연구는 전극 내부에서 실제로 전기를 저장하는 활물질 비중을 극대화해 배터리 에너지 밀도를 높이는 것이 핵심이다. 연구 결과는 에너지 소재 분야 국제 학술지인 ‘에너지저장물질(Energy Storage Materials)’에 게재됐다. </div> <p contents-hash="7bcf8d282eedf9369ad3aadcd8beacf2cfcaafd4b05e9019a32d7e8d8985a2fc" dmcf-pid="28YTnaSrrY" dmcf-ptype="general">LFP 배터리는 가격이 저렴하고 화재 위험이 낮아 전기차와 에너지저장장치(ESS)에 널리 사용된다. 다만 전기전도도가 낮아 동일한 배터리 무게에서 저장할 수 있는 전기량이 상대적으로 적다는 점이 한계로 지적돼 왔다.</p> <p contents-hash="7eb9a445c986d628a39411e4f3ee747944a43131e015dc68f6e56c2cc090eabe" dmcf-pid="V6GyLNvmrW" dmcf-ptype="general">이 문제는 전극 구조에서 비롯된다. 전기가 흐르는 경로를 만들기 위해 도전재를 넣어야 하고, 활물질을 전극에 붙이는 바인더도 필요하다. 이들 비활성 물질이 많아질수록 실제 전기를 저장하는 활물질 비중은 줄어들 수밖에 없다.</p> <p contents-hash="0cc1309f1f69d9a2522d06934220bc048685c2cdb44fe7ed8bc61f96ff54b167" dmcf-pid="fPHWojTsEy" dmcf-ptype="general">연구팀은 도전재 역할을 동시에 수행할 수 있는 기능성 바인더 구조를 설계해 이 문제를 해결했다. 전도성 고분자(PEDOT:PSS)를 기반으로 폴리에틸렌글리콜(PEG)과 탄소나노튜브(SWCNT)를 결합해 전극 내부에 효율적인 전도 네트워크를 형성한 것이다.</p> <p contents-hash="8feda71fa422eead51ba87145b3b6c840cd0092ca2fb9d1c6d0faa69b77a4ddd" dmcf-pid="4QXYgAyOrT" dmcf-ptype="general">이 설계를 통해 비활성 물질 비율을 1% 수준으로 낮추고 활물질 함량을 99%까지 끌어올린 전극 제작에 성공했다.</p> <p contents-hash="6a3bc4019154b4386c82f0e81eab35e6565fd7ad0559a94df2bf8dbf469bd62d" dmcf-pid="8xZGacWIOv" dmcf-ptype="general">성능 평가에서도 높은 출력 특성을 보였다. 연구팀에 따르면 이 전극은 8C 고속 방전 조건에서도 132mAh/g의 용량을 기록했다. 8C는 약 7.5분 만에 배터리를 방전할 수 있는 수준의 고속 조건을 의미한다.</p> <p contents-hash="057a6d7f1407d87c4e0b2be8f35f5ad8aaec9eb09c8dc74a8bd88c4c1ff72089" dmcf-pid="6M5HNkYCIS" dmcf-ptype="general">또 상용 흑연 음극과 결합한 풀셀에서도 125mAh/g의 용량을 유지했으며, 전기차 배터리 환경과 유사한 섭씨 60도의 고온 조건에서도 안정적인 작동을 보였다.</p> <p contents-hash="fced3dbec216a0785cde98df8aefaca92c849648b7ee1002986ee2ea7c2fbd9d" dmcf-pid="PR1XjEGhml" dmcf-ptype="general">단위 면적당 용량 역시 3.5mAh/cm² 이상을 기록했다. 이는 제한된 공간에 활물질을 밀도 높게 채워야 하는 전기차 배터리 설계에 유리한 특성으로 평가된다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3cf7d2d04d86c911ac1ad0903e3607525e65fefc370e925a3465fd50ce422a2b" dmcf-pid="QBCsQerNDh" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="활성물질 함량 99%인 LFP(리튬인산철) 전극의 구조와 성능. 출처=UNIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/09/Edaily/20260309080304621eido.jpg" data-org-width="670" dmcf-mid="zbU3wOtWm1" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/09/Edaily/20260309080304621eido.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 활성물질 함량 99%인 LFP(리튬인산철) 전극의 구조와 성능. 출처=UNIST </figcaption> </figure> <div contents-hash="05bc57f574a240611fffc631bb95a944380898c6a99e7e1e96bd0b17315f6160" dmcf-pid="xbhOxdmjsC" dmcf-ptype="general"> 환경성과 제조 경쟁력 측면에서도 의미가 있다는 평가다. 기존 배터리 전극에는 불소계 바인더(PVDF)가 널리 사용되는데, 이를 용해하기 위해 독성 유기용매(NMP)가 필요하다. 이 과정에서 별도의 회수 설비가 필요해 제조 비용이 증가하는 문제가 있었다. </div> <p contents-hash="dddb0e70db7c4eb014ce84e124f6a1a548b94efd2de524e6cb954b05c672a599" dmcf-pid="yr42yHKpmI" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 전극은 비불소계 바인더를 사용해 이러한 공정을 줄일 수 있으며, 친환경 배터리 제조 공정으로 전환하는 데도 도움이 될 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="fef9b6f0cd68fcec0738ba9d1bac2c13b5fe1493d2874787bf9f1d5358c8d643" dmcf-pid="Wm8VWX9UIO" dmcf-ptype="general">강석주 UNIST 교수는 “전극 내 활물질 비중을 크게 높여 LFP 배터리의 고질적인 용량 문제를 개선했다”며 “불소계 바인더와 독성 용매를 사용하지 않는 공정이 가능해 제조 경쟁력 측면에서도 의미가 있다”고 말했다.</p> <p contents-hash="1ffbd75c3b73c469c72b0a8f64c3d513d82bc221dc0789c8364aa845b35143b6" dmcf-pid="Ys6fYZ2uEs" dmcf-ptype="general">이번 연구는 한국연구재단과 과학기술정보통신부, UNIST 등의 지원을 받아 수행됐다. 연구진은 이번 전극 설계 방식이 LFP뿐 아니라 다양한 배터리 전극 시스템에도 확장 적용될 수 있을 것으로 보고 있다.</p> <p contents-hash="89a9d2411fbc2443352ffcb81b49eea7a03620ff840dff3b13955f95d50080cb" dmcf-pid="GOP4G5V7Im" dmcf-ptype="general">김현아 (chaos@edaily.co.kr) </p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 이데일리. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 트럼프의 ‘장대한 분노’, ‘환경 재앙’ 버튼이었나 03-09 다음 패럴림픽 여자 최초 金 김윤지…'평창 영웅' 신의현 "한 풀었다" 03-09 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
