리튬 이차전지의 성능을 높일 새로운 분리막이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST)은 김병수 자연과학부 교수와 이상영 에너지 및 화학공학부 교수팀이 전지 성능을 떨어뜨리는 불순물을 화학작용을 통해 걸러 낼 수 있는 분리막을 개발했다고 2일 밝혔다. 기존 분리막은 단순히 이온의 이동 통로 역할만 했지만, 이번 연구로 전지의 성능을 떨어뜨리는 불순물을 화학작용으로 걸러낼 수 있게 돼 고성능 리튬 이차전지 제조에 기여할 전망이다.

연구팀은 나무에서 얻은 ‘나노셀룰로오스’를 이용해 작은 기공과 큰 기공이 비대칭 2층 구조로 이뤄진 분리막을 만들었다. 기존 분리막은 불균일한 기공 구조, 낮은 열 안정성 등이 한계로 지적됐지만, 새로 개발된 분리막은 구조가 균일하고 열에도 강한 것으로 확인됐다. 연구팀은 “셀룰로오스에 중금속 이온과 화합물을 이룰 수 있는 분자체를 붙여 화학적인 기능을 부여했다”면서 “전지 성능 저하를 가져오는 불산을 다공성 고분자 섬유로 제거할 수 있어 다양한 전지 특성을 높일 수 있었다”고 소개했다.

새 분리막은 차세대 양극 활물질로 주목받는 리튬망간산화물(LiMn₂O₄, LMO)의 상용화에 기여할 전망이다. 이 물질은 저렴하고 출력 특성이 우수해 고용량 배터리로 주목받지만, 고온에서 성능이 저하되는 문제가 있었는데 새 분리막이 이를 해결할 것으로 기대된다. 이번 연구는 미래창조과학부, 한국연구재단, 한국산업기술평가관리원 등의 지원을 받아 수행됐다.

울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr