상명대, 친환경 소재로 '고성능 리튬이온배터리 분리막' 개발

[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 상명대학교는 화학에너지공학과 강상욱 교수 연구팀이 친환경 고분자 소재를 기반으로 한 고성능 리튬이온배터리 분리막을 개발했다고 4일 밝혔다.

이번 연구는 천연 유래 고분자인 수산화에틸셀룰로오스(HEC)를 부직포 위에 코팅하고, 진공을 이용한 '비용매 유도 상분리(NIPS)' 공정을 적용해 기존 분리막 대비 높은 투과성·젖음성·열적 안정성을 동시에 확보한 것이 특징이다.

리튬이온배터리 분리막은 양극과 음극을 물리적으로 분리하면서 리튬 이온이 자유롭게 이동하도록 하는 핵심 부품으로, 배터리의 안전성과 성능을 좌우한다. 그러나 기존 상용 분리막은 투과성이 낮거나 고온에서 수축 및 변형이 발생해 화재·폭발의 위험이 있었다.

연구팀은 친환경·생분해성 고분자인 HEC와 열적/화학적으로 안정한 부직포 기재를 결합해 복합 분리막을 제작하고, 진공 보조 NIPS 공정을 통해 막 전체 두께 방향으로 곧고 균일하게 연결된 다공성 구조를 형성했다.

그 결과로 분리막 내부에 이온이 빠르게 이동할 수 있는 직선형 통로가 만들어져 이온 전달 효율이 크게 향상됐다. 아울러 실험을 통해 공기 투과저항이 대폭 감소한 것 또한 확인됐으며, 초친수성 특성을 나타냄으로써 기존 셀룰로오스 기반 분리막 대비 우수한 성능을 보였다.

특히 해당 기술은 공기 투과성 및 투과량이 높아 전해질이 빠르게 스며들고 이온 이동이 원활해, 배터리 출력과 충/방전 속도 개선에 직접적으로 기여할 수 있다는 점에서 높이 평가된다.

강 교수는 "이번 연구는 친환경 셀룰로오스 기반 소재와 간단한 공정 개선만으로도 기존 분리막의 한계를 극복할 수 있음을 보여준다"며 "차세대 리튬이온배터리 분리막 후보로서 큰 잠재력을 가진다"고 밝혔다.

한편 이번 연구 성과는 셀룰로오스 및 친환경 바이오소재 분야의 국제 학술지 '셀룰로오스(Cellulose)' 2026년 1월호에 게재됐다.


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