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국립부경대학교는 조계용 교수(공업화학) 연구팀이 리튬 이온 배터리에 들어가는 분리막을 기능성 불소계 고분자 코팅 및 가교반응을 통해 열적 안정성이 향상될 뿐만 아니라 자기 소화능력이 도입된 분리막을 개발했다고 지난 n을 밝혔다.

부경대 조계용 교수 (공업화학과), 박재원 석사 연구원, 권영제 박사과정, 인천대 윤정식 (에너지화학공학과) 교수 등으로 구성된 연구팀은 기능화된 불소계 고분자를 상용 폴리프로필렌 분리막에 코팅 및 가교 반응을 통해서 리튬 이온 배터리의 열적 안정성을 향상하고 자기 소화능력 도입을 통해 화염을 억제하는 분리막을 개발했다고 발표했다.

지난 2015년 열린 파리 기후 협약 이후 지구온난화로 인한 기온 상승을 억제하기 위해서 탄소 배출량을 줄이기 위해서 화석연료기반의 자동차 대신 수소 전지 혹은 리튬 이온 배터리 기반 이동 수단을 개발하기 시작했다. 하지만 리튬 이온 배터리 기반 전기자동차의 치명적인 단점으로 유기 전해질의 발화로 인한 열 폭주 현상으로 인해 안전에 대한 우려가 지속되고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 조계용 교수 연구팀은 기능화된 불소계 고분자를 분리막에 코팅 후 가교 반응을 통해 열적 안정성을 향상 시킬뿐만 아니라 자기 소화능력이 부여된 분리막을 개발하였다.

해당 논문에서 발표된 기능화된 불소계 고분자 코팅층은 고분자의 가교반응을 통해 고온에서 분리막의 열 수축을 억제하여 분리막의 고온 안전 특성을 향상시켰으며, 연소 시 전해질과 코팅층이 함께 분해되며 부촉매 소화 효과를 통해 배터리 화재가 발생하였을 때, 지속적인 발화 현상을 억제하며 자기 소화능력을 보여주었다.

논문의 제1 저자인 박재원 연구원은 “이번 연구로 리튬 이온 배터리의 안전성에 대한 우려를 해소하면서, 더 나아가 친환경적인 미래를 위해 리튬 이온 전지가 더 다양한 분야에서 사용될 수 있기를 기대한다”라고 밝혔다.

이번 연구는 지자체·대학 협력기반 지역혁신사업 (RIS), 산업통상자원부와 연구재단의 우수신진연구사업의 지원을 통해 수행됐으며, 연구결과를 담은 논문 ‘Fluorine-rich modification of self-extinguishable lithium-ion battery separators using cross-linking networks of chemically functionalized PVDF terpolymers for highly enhanced electrolyte affinity and thermal–mechanical stability’은 국제학술지 <Journal of Materials Chemistry A> (IF: 11.9, JCR: 상위 8.8%)에 2024년 n월 n일에 게재될 예정이다.