단국대학교는 에너지공학과 원종호 교수 연구팀이 점토광물을 활용해 2차 전지의 안전성과 수명을 향상하는 연구 결과를 입증했다고 14일 밝혔다.

2차 전지에서 분리막은 양극과 음극을 분리해 이온을 통과시키는 역할을 하며 안전성과 성능을 좌우하는 핵심 소재다.

주로 사용하는 폴리올레핀계 소재(폴리에틸렌, 폴리프로필렌)는 제조 비용이 낮고 대량생산이 쉽지만, 열 수축에 내구성 저하, 리튬 덴드라이트 성장 문제로 안전성과 수명 측면에서 한계가 있다.

산업계는 점토광물(Clay Mineral)이 차세대 분리막 소재로 주목받으며 활발한 연구를 진행 중이다.

연구팀은 점토광물을 분리막 표면에 코팅해 각 구조(1D·2D·3D) 형태학적 특성이 분리막 성능에 미치는 영향을 분석했다.

점토광물 분리막의 열 안정성, 이온전도도, 기계적 내구성 변화를 검증해 기존 폴리올레핀계 분리막에 비해 5배 이상 전해질 흡수율을 보여, 이차전지의 충방전 속도, 용량, 수명을 모두 개선했다는 사실을 입증했다.

연구는 국제 학술지 Advanced Science (IF=14.1, JCR 상위 7.0%)에 게재됐다. 논문명은 “Clay-Mineral-Coated Separators for Lithium-Ion Batteries: Exploring the Relationships between Clay Mineral Morphology and Separator Performance”이다.

원 교수는 “이번 연구는 다양한 형태의 점토광물의 각 구조의 장단점 및 분리막 성능과의 관계를 분석하며 차세대 이차전지용 소재 설계에 넓은 적용 가능성을 제시했다”고 설명했다.

이번 연구는 단국대가 보령시와 함께 수행하고 있는 충청남도 지역혁신 중심 대학지원체계(RISE) ‘보령시 수소산업 육성’ 과제의 지원을 받아 진행됐다.