화공생명공학과 류재건 교수 연구팀은 서울대학교 한정우 교수, 유니스트 유자형 교수, 포항공과대학교 박수진 교수 연구팀과 공동연구를 통해 고성능 듀얼이온전지(Dual-ion battery)를 개발하였다.

 

 

 

기존 리튬이온 이차전지는 양이온(리튬이온)이 양극/음극을 이동하며 에너지를 저장한다. 이를 Rocking-chair battery (흔들의자 전지)라고 한다. 이 경우, 리튬이온이 수백 마이크로미터 이상을 이동하며 고속 충전이 불가능하고, 작동 전압이 낮아 에너지밀도에 한계가 있다. 반면, 듀얼이온전지는 충전 시 양이온은 음극으로, 음이온은 양극으로 저장하며 이온의 이동 거리를 최소화하고, 동시에 작동 전압을 높여 에너지밀도를 크게 향상할 수 있다.

 

공동연구팀은 흑연을 양극으로 활용한 듀얼이온전지의 고성능화를 위해 흑연과 공유결합이 가능한 새로운 양극용 고전압 바인더 개발에 성공했다.

 

이번에 개발된 고분자를 활용하면 듀얼이온전지의 부피팽창을 1/10로 억제하여 수명을 5배 이상 늘릴 수 있다. 뿐만 아니라 후막(Ultra-thick) 전극에도 적용이 가능한 기술로써, 듀얼이온전지의 상용화 가능성을 높이는데 크게 기여했다.

 

본 연구 결과는 재료 분야의 국제 학술지인 Advanced Materials (Impact Factor: 29.4)에 게재되었다.

 

연구실 홈페이지: https://sites.google.com/view/jryugroup

논문링크: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202306157