성균관대학교 김영준 교수 연구팀이 차세대 배터리 제조 기술로 주목받는 '건식전극' 공정에 최적화한 소재를 개발하고 세계 최고 수준의 에너지 밀도를 구현했다.

기존 공정의 한계를 뛰어넘으며 배터리 생산 방식 혁신 가능성을 제시했다는 평가다.

15일 성균관대에 따르면 성균나노과학기술원의 김영준 교수 연구팀은 건식전극 공정에 특화된 '원바디(One-body)' 소재를 개발해 고품질 전극을 대면적으로 구현하는 데 성공했다.

이번 연구는 연세대학교 이용민 교수팀과의 시뮬레이션 협업을 통해 성능과 신뢰성이 검증됐다.

건식전극은 리튬이온전지나 전고체전지 전극 제작 과정에서 액체 용매를 사용하지 않고, 고체 원료를 직접 압착해 제조하는 방식이다.

습식 공정에서 필수로 거쳐야 했던 건조 과정이 필요 없고 유해물질 발생도 줄일 수 있어 친환경성과 생산 효율을 동시에 확보할 수 있는 차세대 기술로 꼽힌다. 현재 글로벌 전기차 기업 테슬라가 양산화를 주도하며 경쟁이 가속하고 있다.

기존 건식 공정은 원료를 균일하게 혼합하기 어려워 대면적 생산이 쉽지 않다는 기술적 한계를 안고 있었다.

연구팀은 에너지를 저장하는 활물질과 전도성을 향상시키는 도전재를 하나로 결합한 '원바디 소재'를 제시해 이를 극복했다. 소재 자체가 균일한 분포를 유지해 고밀도 전극 형성은 물론 대량 생산 기반을 확보한 것이다.

김영준 교수는 "건식전극은 단순한 친환경 공정을 넘어 배터리 성능과 품질, 안전성을 동시에 끌어올릴 수 있는 핵심 기술"이라며 "이번 연구는 제조 원가 절감과 글로벌 시장 경쟁력 강화 측면에서 중요한 전환점이 될 것"이라고 말했다.

연구팀은 기술 상용화를 위해 연구실 창업 기업인 '코리너지솔루션'을 중심으로 배터리 파운드리(위탁 생산) 사업화를 추진한다. 삼성SDI와 LG에너지솔루션 출신 교수진 등 산업계 경험을 바탕으로 건식전극 설계 및 셀 제조 기술 고도화에도 나설 계획이다.

이번 연구는 한국연구재단 나노소재기술개발사업 지원으로 수행됐다. 양극 건식전극 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 Joule에, 음극 관련 연구는 Carbon Energy에 각각 게재되며 학술적 성과도 인정받았다.

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