이차전지 수명 획기적으로 늘린 ‘유기 전극’ 개발했다

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이차전지는 우리의 일상생활에서 많이 사용되는 배터리로, 스마트폰, 노트북, 전기자동차 등에 적용되고 있습니다.

 

하지만 이차전지의 수명은 제한적이고, 충방전 과정에서 용량이 저하되거나 화재가 발생할 수 있는 위험이 있습니다.

 

이를 해결하기 위해 한국표준과학연구원(KRISS)과 포항공과대학교(POSTECH)의 연구팀이 차세대 이차전지의 실용화를 앞당길 수 있는 '고수명 유기 전극’을 개발했다고 합니다.

 

유기 전극이란?

유기 전극이란, 전극 소재로 유기물을 사용한 것을 말합니다. 현재 대부분의 이차전지는 전극 소재로 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄 등의 무기물을 사용하고 있습니다.

 

하지만 이러한 무기물은 매장량이 제한적이고, 국제정세에 따라 수급이 불안정할 수 있습니다. 반면 유기물은 합성을 통해 대량생산 할 수 있고, 가격경쟁력이 우수하며, 용량 대비 가벼우면서 유연한 장점이 있습니다.

 

따라서 유기물 기반 전극은 차세대 이차전지의 핵심기술로 꼽히고 있습니다.

 

고수명 유기 전극의 특징

연구팀이 개발한 고수명 유기 전극은 나노복합소재를 사용해 수명을 획기적으로 향상시켰습니다. 또한 물리적 혼합방식으로 제조할 수 있어 기존에 제시된 화학적 방식보다 실용화에 훨씬 유리합니다.

 

이 기술은 유기전극 후보물질 가운데 초기용량이 높은 물질 (DMPZ)과 수명이 긴 물질 (PTCDA)을 동결분쇄해 혼합하는 복합소재 제조법이 핵심입니다.

 

이 소재로 전극을 제작해 실험한 결과, 충방전 과정에서 두 물질의 상호전하보상 작용으로 전기적 중성 상태가 지속돼 650회 이상 충·방전 시에도 초기 용량이 90% 이상 유지됐고 고속 충·방전 역시 우수한 특성을 보였습니다.

 

반면 DMPZ 단일 소재로 제작한 전극은 충·방전 5회 이내에 수명이 20% 이하로 저하됐습니다. 이어 연구팀은 개발한 고수명 유기전극으로 파우치형 배터리를 제작, 이번 성과가 실제로 유연한 리튬이차전지 실용화에 기여할 수 있음을 입증했습니다.

 

유기 전극의 활용 분야

 

이차전지 외에도 유기 전극은 물 분해, 가스 센서 등 다양한 곳에서 활용될 수 있습니다. 물 분해는 물을 전기분해하여 수소와 산소를 얻는 과정으로, 수소에너지의 핵심 기술입니다.

 

가스 센서는 가스의 농도나 종류를 감지하는 장치로, 환경감시나 안전관리 등에 사용됩니다.

 

이러한 분야에서 유기 전극의 전기화학적 안정성과 수명 향상에 쓰일 수 있는 이번 연구 결과는 국제 저명학술지 ‘에너지 스토리지 머티리얼스 (Energy Storage Materials, IF: 20.4)’ 8월호에 게재됐습니다.

 

관련된 주식

이차전지 수명 획기적으로 늘린 ‘유기 전극’ 개발했다는 기사에 관심이 있으신 분들은 다음과 같은 주식들도 살펴보시면 좋을 것 같습니다. 이차전지 관련주는 다양한 분야로 나뉘어져 있으며, 각각의 특징과 장점을 가지고 있습니다. 여러분의 투자 목적과 방향에 따라 적절한 종목을 선택하시길 바랍니다.

 

• LG에너지솔루션 (주) : 이차전지 대장주로, EV, ESS, IT기기, LEV 등에 적용되는 전지 관련 제품의 연구, 개발, 제조, 판매하는 사업을 영위하고 있습니다. 원통형 4680 배터리 공급 및 설비 완성도 향상을 위한 양산 라인 운영을 위해 오창2공장 시설증설을 진행하고 있습니다.

 

• 에코프로비엠 (주) : 이차전지 음극재 관련주로, NCA 분야에서 시장점유율을 꾸준히 높이고 있습니다. 테슬라사의 EV용 배터리 소재로 납품하고 있는 스미토모에 뒤이어 세계 2위의 시장점유율을 확보 중입니다

 

• 코스모신소재 (주) : 이차전지 음극재 관련주로, 기능성필름과 2차전지용 양극활물질, 토너, 토너용 자성체 등을 제조 판매하는 사업을 영위하고 있습니다. 삼성전기, 삼성SDI 등의 메이저브랜드들이 최대 매출처임. LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션 등의 국내외 주요 배터리 제조사들과 거래하고 있습니다.

 

• 엔켐 (주) : 이차전지 전해액 관련주로, 리튬 테트라플루오로 인산염의 제조방법 특허를 보유하고 있습니다. 이를 ESS, EV용 리튬이온 2차전지 배터리로 사용되는 전해액을 제조, 판매하는 사업을 영위하고 있습니다. 

 

• 한국아트라스비엑스 (주) : 이차전지 분리막 관련주로, 리튬이온 2차전지용 분리막을 제조, 판매하는 사업을 영위하고 있습니다. 분리막은 전극 사이에 위치하여 양극과 음극의 단락을 방지하고 전해액의 이온전달을 가능하게 하는 역할을 합니다. 한국아트라스비엑스는 국내 최초로 분리막 제조기술을 개발하고, 세계 최고 수준의 안정성과 성능을 보유하고 있습니다.

 

• 삼성SDI (주) : 이차전지 제조주로, IT용 배터리, 자동차용 배터리, ESS용 배터리 등 다양한 분야의 전지를 생산하고 있습니다. 삼성SDI는 세계 최대의 배터리 제조사로, 테슬라, BMW, 폭스바겐 등의 글로벌 자동차 회사들과 협력하고 있습니다.

 

• LG화학 (주) : 이차전지 제조주로, 삼성SDI와 함께 세계 최대의 배터리 제조사입니다. LG화학은 IT용 배터리, 자동차용 배터리, ESS용 배터리 등 다양한 분야의 전지를 생산하고 있으며, 테슬라, GM, 현대기아차 등의 글로벌 자동차 회사들과 협력하고 있습니다.

 

• SK이노베이션 (주) : 이차전지 제조주로, 자동차용 배터리와 ESS용 배터리를 생산하고 있습니다. SK이노베이션은 미국 조지아주에 배터리 공장을 건설하고 있으며, 폭스바겐, 현대기아차 등의 글로벌 자동차 회사들과 협력하고 있습니다.

 

• 에코프로 (주) : 이차전지 음극재 관련주로, NCM 분야에서 시장점유율을 높이고 있습니다. 에코프로는 LG화학과 SK이노베이션의 주요 납품처입니다.

 

이상으로 이차전지 수명 획기적으로 늘린 ‘유기 전극’ 개발했다는 기사에 대해 알아보았습니다. 이번 연구 결과가 차세대 이차전지의 실용화와 발전에 기여할 수 있기를 바랍니다. 또한 이차전지 관련주들도 주목해보시기 바랍니다. 감사합니다.

 

주식 투자는 개인의 책임과 판단에 따라 이루어져야 하며, 이 글은 투자 추천이나 권유가 아님을 밝힙니다. 감사합니다.