강철보다 100배 강한 신소재 탄소나노튜브(CNT)를 차세대 이차전지 소재로 쉽게 활용할 수 있는 공정 기술이 개발됐다.
한국전기연구원은 한중탁 나노융합센터 박사 연구팀이 차세대 이차전지의 친환경 건식 공정에 간편하게 적용되는 고분산성 CNT 파우더(분말) 제조 기술을 세계 최초로 개발했다고 25일 밝혔다.
CNT는 강철의 100배에 달하는 강도를 가지면서도 구리에 버금하는 전기전도도를 가져 이차전지의 고성능 도전재로 활용될 수 있다는 기대가 나온다. 도전재는 전자의 이동을 촉진해 이차전지의 전기적 성능을 높여주는 물질이다.
다만 CNT는 서로 뭉치려는 성질이 강해 엉킨 구조를 갖고 이차전지의 다른 재료들과 고루 섞이지 않는다는 단점이 있다. 이에 습식이 아닌 건식 공정에 적용하는 데도 어려움이 있다. 액체 용매를 쓰는 습식과 달리 건식 공정은 독성 물질과 탄소 배출이 적어 산업 현장에 널리 쓰이고 있지만 용매 없이 CNT를 다른 재료들과 고루 섞는 데 한계가 있는 것이다.
연구팀은 CNT를 분말로 만들어 응집을 최소화하고 건식 공정에서 다른 물질에 쉽게 분산되는 기술을 개발했다. CNT 분말이 서로 뭉치치 않고 다른 물질들을 전기적으로 잘 연결해줌으로써 차세대 이차전지의 성능을 높이는 도전재로 활용될 가능성이 생겼다. 연구팀은 국내 특허출원을 마친 후 고용량의 두꺼운 후막 음극·양극에 적용하는 등 다양한 검증을 진행하고 있다.
한 박사는 “건식 공정은 유독성의 용매를 사용하지 않아 친환경적이고 이를 회수할 필요도 없어 공정이 간소하며 생산비용도 저렴해 세계적인 전기차 업체에서도 주목한다”며 “건식 공정에서 CNT를 효과적으로 분산해 도전재를 만드는 기술이 차세대 이차전지 기술의 초격차를 확보하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 기대했다.
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