기재를 사용하지 않는 PEO 고체 고분자 전해질(위)과  2층 기재를 이용한 개발품(아래)의 열안정성 (주 : PEO = 폴리에틸렌 옥사이드)
기재를 사용하지 않는 PEO 고체 고분자 전해질(위)과 2층 기재를 이용한 개발품(아래)의 열안정성 (주 : PEO = 폴리에틸렌 옥사이드)

나노소재전문기업 ㈜레몬이 세계 최고 수준의 고강도, 열 안정성, 박막화의 전기자동차용 고체 전지 전해질 지지체의 개발에 성공했다고 17일 밝혔다.

전고체 전지는 전기 저장이 필요한 전지 내부의 전해질을 액체가 아닌 고체를 사용하는 것으로, 현재 주류인 리튬이온 전지보다 성능이 높다고 알려져 있고, 전기자동차의 사용에도 주목되어 다양한 개발이 진행되고 있는 부문이다.

PET 마이크로섬유/PVDF 나노섬유의 2층 부직포 지지체(개발품, 왼쪽)와 지지체에 전해질을 충전시킨 고체 전해질막(오른쪽)의 단면 구조
PET 마이크로섬유/PVDF 나노섬유의 2층 부직포 지지체(개발품, 왼쪽)와 지지체에 전해질을 충전시킨 고체 전해질막(오른쪽)의 단면 구조

PET 마이크로섬유 부직포에 PVDF 나노섬유를 결합해 새롭게 개발한 지지체에 전해질을 충전시켜 얻은 고체 전해질 지지체는 인장 강도가 13.9MPa까지 향상됐고 고온(200℃ 이상)에서의 열적 안정성도 개선됐다.

종래의 고체 전해질 지지체는 강도가 약하고(0.6~6.0 MPa 정도), 열 안정성도 낮은 것(내열 온도 160℃ 정도)이 극복할 과제였으며 소형화에 필수적인 전해질의 박막화를 실현하는데 어려움이 있었다.

레몬은 자사가 대량양산하고 있는 PVDF 나노파이버가 PET 부직포의 공극률이나 포어 사이즈의 균일성을 개선헤 리튬 이온 전지가 요구하는 이온 전도율을 만족시키고 있다고 밝혔다.

본 개발은 ㈜레몬의 나노섬유 제조 및 대량양산 기술을 기반으로, 일본의 신슈대학, 텐마특수제지(주), LG TECHNOLOGY CENTR JAPAN의 고체 전지 트렌드 분석 및 아이디어를 조합한 공동 연구의 결과로 상용화 가능 수준에 있으며 함께 개발에 참여한 LG TECHNOLOGY CENTR JAPAN에서도 상용화를 검토중에 있다.

레몬 김광진 대표이사는 “나노섬유의 장점을 활용한 다양한 제품에 대한 연구개발을 지속한 결과로, 이번 고체전지 전해질 지지체의 개발에 성공할 수 있었다”라며 “세계 최고의 양산 및 개발 능력을 갖춘 장점을 최대한 살려, 최고의 나노소재전문기업으로 성장하겠다”고 말했다.

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