국내 연구진이 고분자 분리막을 유무기 하이브리드로 코팅할 수 있는 기술을 개발했다.
한국교통대학교 나노고분자공학전공 인인식 교수와 화공생물공학전공 박성영 교수 연구팀이 홍합 모사 천연 접착소재인 카테콜 그룹이 그래프팅된 사다리 형태의 LPSQ(Polysilsesquioxane)를 합성하고 기존 2차전지용 고분자 분리막에 코팅해 적용하면 충‧방전 내구성이 비약적으로 향상되는 분리막 코팅기술을 개발했다고 11월13일 밝혔다.
상업적인 2차전지 분리막은 대부분 올레핀 계열의 다공성 고분자 소재를 적용하고 있으나 낮은 전기화학적 안정성으로 반복적인 충‧방전 구동 시 양극-음극의 단락을 유발하고 결과적으로 화재를 유발하는 문제점을 갖고 있다.
이를 방지하기 위해 다공성 고분자 분리막 표면에 알루미나(Alumina) 혹은 실리카(Silica)와 같은 무기 나노입자를 코팅하고 있다.
그러나 코팅 후 고분자 분리막의 다공성이 저하되고 장기적인 반복 충‧방전 구동에서 기계적인 데미지가 일어나는 등의 현상이 나타나 화재 위험이 없는 안정적인 배터리를 개발하기 위해서는 필수적으로 개선해야 할 이슈로 지적됐다.
한국교통대학교의 연구 성과는 기계적‧열적‧전기화학적 안정성이 우수한 유무기 하이브리드 소재를 설계할 때 원활한 표면 코팅을 실시하기 위해 천연 접착 그룹인 카테콜 그룹이 도입된 최초의 연구로 주목된다.
LiB(리튬이온전지) 뿐만 아니라 플렉서블(Flexible) 디스플레이 분야에도 적용이 가능하며 분리막이 적용되는 다양한 산업 분야에서 분리막의 내구성을 향상시킬 수 있는 기술로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
연구는 교육부 대학중점연구소 지원사업과 산업통상자원부 전문인력양성사업의 지원을 통해 수행됐으며 고분자 과학 분야 세계적 권위지인 Journal of Membrane Science 온라인판에 11월10일 게재됐고 현재 특허를 출원한 상태이다. (K)