고에너지 밀도 (>350 Wh/kg) 리튬이차전지 구현을 위해서는 전지의 기본구성 요소인 전극 레벨에서의 에너지 밀도 상향이 필수적이라고 할 수 있습니다. 최근 전극 내 활물질 비율을 올리는 기술 (양극 활물질 비율 ~ 98 wt%) 과 더불어 전극층을 두껍게 할 수 있는 기술 (후막화, > 6 mAh/cm2)1 이 주목 받고 있습니다. 그러나 현재 낮은 고형분 (양극 슬러리 고형분 ~ 70 wt%) 의 슬러리를 적용 할 경우, 건조 과정 중 다량의 용매가 기화하면서, 전극 소재의 불균일한 분포 (도전재/바인더 Migration)2 를 야기할 수 있습니다. 따라서, 후막 전극의 성능을 확보하기 위해서는 전극 내 소재와 기공 분포를 균일하게 하는 것이 필요합니다.
본 연구는 에너지/환경 공정설계 연구단 3세부 (책임자 유정근 박사) 에서 진행하는 전극 복합소재 기반 고농도 슬러리 제조 공정 기술 개발 연구로, 도전재-바인더 복합소재 및 활물질-도전재 복합소재 개발을 포함하고 있습니다. 복합소재 기반 고농도 슬러리 (양극용 슬러리 tsc ~ 80 wt%) 를 제조하여 건조 과정 중 용매 기화 최소화를 통해 균일한 소재와 기공 분포를 갖는 후막 전극을 구현하고자 합니다. 그리고 대면적의 후막 전극을 리튬이차전지에 적용하고 성능 구현을 통해 공정 신뢰성을 확보하고자 합니다.
1. Y Kuang et al., Thick Electrode Batteries : Principles, Opportunities, and Challenges, Adv. Energy Mater, 2019, 1901457↩
2. S Jaiser et al., Investigation of film solidification and binder migration during drying of Li-Ion battery anodes, Journal of Power Sources, 2015, 210↩
