세라믹기술원, 친환경·고효율 양극재 표면개질 원천기술 확보

[진주=뉴시스] 한국세라믹기술원 양자반도체연구단 최문희 박사 연구팀.(사진=한국세라믹기술원 제공).2026.01.16.photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

[진주=뉴시스] 정경규 기자 = 한국세라믹기술원은 최문희 박사 연구팀이 리튬 이차전지용 양극 활물질 표면개질을 위한 건식 실란 코팅 기술을 개발하고 관련 특허 출원을 완료했다고 16일 밝혔다.

'활물질'은 리튬이온과 반응해 전기를 만들어 내는 핵심 소재를 말하며 실란 커플링제는 이종소재의 복합화를 위한 고분자 물질을 가르킨다.

이번 기술은 기존 침지 방식의 습식 공정을 대체할 수 있는 원천 기술로, 배터리 성능과 수명을 동시에 향상시키면서도 친환경성을 확보한 것이 특징이다.

기존 습식 코팅 공정은 다량의 용매 사용으로 인한 코팅 불균일, 분말 응집, 잔류 용매에 따른 부반응, 폐수 발생 등 구조적 한계를 지니고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 양극재 대비 0.1~5 wt% 수준의 극소량 실란 수용액을 활용한 건식 표면개질 공정을 개발했다.

이 방식은 실란 성분을 양극활물질 표면에 선택적으로 부착시킨 뒤 110~130도의 저온 열처리를 적용함으로써, 약한 초기 결합을 안정적인 화학 결합 구조로 전환하고 치밀한 보호 코팅층을 형성하는 것을 골자로 한다.

이 기술을 리튬코발트산화물(LCO)·리튬이온(NCM)·리튬인산철(LFP) 등 주요 상용 양극재 전반에 적용해 성능을 검증한 결과, 배터리 구동 중 발생하는 계면 반응과 구조적 열화가 효과적으로 억제됐으며, 고속 충·방전 성능 향상, 내부 저항 감소, 수명 특성 개선이 확인됐다.

최문희 박사는 "기존 액체 전해질 기반 배터리에 국한되지 않고, 계면 안정성이 핵심 과제로 꼽히는 전고체 배터리 분야에서도 활용 가능성이 높다"라며 "공정 중 불순물 혼입 우려가 없고, 롤투롤 등 대량 생산 설비에도 즉시 적용할 수 있어 차세대 배터리 상용화를 앞당길 핵심 소재 기술로 기대된다"라고 말했다.

그러면서 "이번 건식 표면개질 기술은 배터리 성능 향상과 친환경 공정을 동시에 달성할 수 있는 원천 기술"이라며, "국내 배터리 소재 기업과의 기술이전을 통해 실제 양산 공정 적용을 적극 추진할 계획”이라고 밝혔다.

해당 연구성과는 산업통상부가 주관하고 한국산업기술기획평가원에서 지원하는 '기판실장용 산화물계 초소형 적층 전고체 전지(MLCB) 개발사업'을 통해 달성했다.

☞공감언론 뉴시스 jkgyu@newsis.com

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