화학뉴스

우베코산(Ube Kosan)이 LiB(리튬이온전지) 용량을 최대 3배로 확대하는 기술을 개발해 주목된다.
야마가타(Yamagata) 대학의 모리시타 마사노리 산업연계준교수와 우베코산이 LiB 용량을 2배 확대할 수 있는 음극재 실용화 기술을 개발했다.
LiB 고용량화를 실현시키는 실리콘(Silicone)을 음극재에 배합해 수계 폴리이미드(Polyimide) 수지를 바인더(접착제)와 조합함으로써 충·방전할 때 실리콘 팽창 및 수축에 대한 내성을 강화한 것으로 알려졌다.
장시간 사용하는 드론(소형무인기) 등 기기 용도에서 2년 이내에 실용화시키는 것을 목표로 하고 있다.
흑연보다 전지 용량이 5-10배 높은 실리콘은 차세대 배터리 소재로 많은 관심을 모으고 있다.
하지만 충·방전 시 팽착 및 수축함으로써 음극재가 집전체에서 떨어지기 쉬우며 배터리 수명이 짧아진다는 단점이 있었다.
우베코산은 자체 개발한 수계 폴리이미드 수지를 양산에 적합한 소재로 개량하고 음극재를 집전체에 도포할 때 바인더에 투입했다.
폴리이미드 수지는 기존 불소계 수지보다 접착력이 뛰어나고 유연할 뿐만 아니라 잘 늘어나는 특징이 있다.
흑연에 실리콘을 20% 배합한 음극재를 조합한 결과 기존에 비해 LiB 용량을 약 2배, 수명은 동등 혹은 이상 수준으로 향상시킬 수 있는 것으로 확인됐다.
스마트폰 등의 사용시간을 1.3-2.0배 정도 확대할 수 있는 가능성이 열린 것으로 파악된다.
수계 소재를 바인더에 사용함으로써 유기용제 회수장치가 필요하지 않게 됐으며 LiB 코스트 감축에도 도움이 될 것으로 기대된다.
연구팀이 사용한 수계 폴리이미드 수지는 실리콘을 최대 30% 배합 가능해 실용화된다면 배터리 용량을 2.5-3.0배 확대할 수 있을 것으로 예상되고 있다.
현재 개발한 음극재 기술을 적용한 LiB를 시험 제작하고 있으며 2020년 초 드론에 탑재해 실증실험을 실시할 예정이다.
장기적으로는 전기자동차(EV)의 항속거리 연장에 도움이 되도록 자동차 탑재용 배터리에도 적용하는 방안을 검토하고 있다. (K)