리튬이차전지의 에너지밀도를 향상하기 위해서는 고용량 전극 소재 또는 후막전극의 개발이 필수적이라고 할 수 있습니다. 후막전극의 경우, 다공성 복합체 전극 내부의 기공에 함침되어 있는 전해질 저항이 전기화학 성능을 크게 결정하며, 따라서 전극 두께에 따른 state-of-charge (SOC)의 불균일성이 전극 열화의 원인이라고 할 수 있습니다1. 따라서 후막전극의 성능을 개선하기 위해서는 전극 내부의 미세구조를 최적화하는 것이 필요합니다. 즉, 후막 전극 내부에서 리튬 이온이 원활하게 움직일 수 있도록 기공 구조를 조절함으로써 전해질 저항을 최적화하여 전극의 성능을 개선합니다.

본 연구는 에너지/환경 공정조합설계 연구단 2세부 (책임자 이규태 교수)에서 진행하는 상반전 (Phase inversion) 기반 후막 전극 제조 공정 기술 개발 연구로, Permselective membrane의 제작에 활용되는 용매/비용매/고분자 용액의 불안정성으로 인한 현상 (예를 들면 Spinodal decomposition)을 활용하여 전극의 미세 구조를 제어하는 연구를 진행합니다. 그리고 이러한 고성능 후막전극 공정기술 개발을 통해 고에너지 밀도 리튬 이온 전지를 구현하고자 합니다.

1. H. Kim et al., Failure mode of thick cathodes for Li-ion batteries: Variation of state-of-charge along the electrode thickness direction, Electrochimica Acta, 2021, 137743 ↩