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[IT뉴스]전기차 빠른 충전·긴 주행거리…PTFE 없는 배터리 전극

온카뱅크관리자

2026-06-09 10:57:31

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 재료연-전기연 흑연 과립 구형 설계로 고성능 건식 전극 구현 
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 <img alt="재료연과 전기연 연구팀이 배터리 수명을 단축시키고 환경 규제 대상인 PTFE 없이 흑연 입자를 구형으로 재설계해 전기차용 급속충전·긴수명 건식전극 기술을 개발했다. 게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/09/dongascience/20260609105204544xezm.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="3tivPttWeG" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/09/dongascience/20260609105204544xezm.jpg" width="658">
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 재료연과 전기연 연구팀이 배터리 수명을 단축시키고 환경 규제 대상인 PTFE 없이 흑연 입자를 구형으로 재설계해 전기차용 급속충전·긴수명 건식전극 기술을 개발했다. 게티이미지뱅크 제공
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 국내 연구팀이 배터리 수명을 갉아먹고 환경 규제 대상이기도 한 필수 접착 소재 없이 고성능 건식전극을 만드는 기술을 개발했다. 전기차가 한 번 충전으로 더 멀리 달리고 더 빨리 충전할 수 있도록 하는 데 기여할 것으로 기대된다. 차세대 친환경 배터리 제조공정 상용화도 앞당길 것으로 주목된다.  
 한국재료연구원(재료연)은 윤지희 선임연구원팀이 황인성 한국전기연구원(전기연) 선임연구원팀과 공동으로 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 없이 고성능 건식전극을 구현하는 '형상 제어 흑연 과립 기반 건식 전극 제조 기술'을 국내 최초로 개발했다고 9일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '에너지 스토리지 머티리얼즈'에 4월 21일 온라인 게재됐다. 
 건식전극은 액체 용매 없이 분말 소재를 압착해 전극을 만드는 기술로 전기차·에너지저장장치(ESS) 배터리 제조 비용과 탄소 배출을 줄일 수 있어 차세대 공정으로 주목받고 있다. 
 기존 건식전극 기술은 대부분 PTFE를 접착제로 사용한다. PTFE는 충·방전을 반복하는 과정에서 리튬이온과 반응해 배터리 용량과 수명을 떨어뜨릴 수 있다. 유럽을 중심으로 규제가 강화되는 불소계 화합물(PFAS)에 속해 상용화의 걸림돌로 지목됐다. 
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 <img alt="PTFE 없이 구현한 형상 제어 흑연 과립 기반 건식 전극 개발 개념도. 재료연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/09/dongascience/20260609105205809jmzo.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="08Xtobb0nY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/09/dongascience/20260609105205809jmzo.jpg" width="658">
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 PTFE 없이 구현한 형상 제어 흑연 과립 기반 건식 전극 개발 개념도. 재료연 제공
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 연구팀은 상용 리튬이온전지 음극 제조에 이미 널리 쓰이는 ‘CMC-SBR 바인더(접착제)’ 시스템을 건식전극 공정에 적용했다. CMC는 소재를 균일하게 분산·유지시키고 SBR은 접착력과 유연성을 높여준다. 여기에 흑연 입자의 구조를 새롭게 설계해 PTFE 없이도 고성능 음극을 구현했다. 
 핵심은 납작한 흑연 입자를 공 모양 과립으로 재구성한 것이다. 스프레이 드라이는 액체 혼합물을 미세 입자로 분사한 뒤 순간 건조하는 공정으로 흑연·도전재·접착제를 뭉쳐 구형 흑연 과립을 만드는 데 활용됐다. 구형 구조는 전지 내부에서 리튬이온이 이동하는 경로를 고르게 확보해 전극이 두꺼워질수록 충·방전 성능이 떨어지던 기존 건식전극의 문제를 개선했다.   실험 결과 개발된 건식 음극은 기존 음극보다 급속충전 성능과 반복 충·방전 특성이 모두 우수했다. 고에너지밀도 조건에서도 리튬이온 확산 특성이 향상돼 두꺼운 전극 기반의 고용량 배터리 구현 가능성도 확인됐다. 
 CMC-SBR 바인더 시스템은 이미 상용 공정에서 검증된 소재여서 대규모 생산 라인 도입도 수월하다. 전기차, 에너지저장장치(ESS) 등에 적용 가능하며 용매와 건조 공정을 최소화하는 건식 공정 특성상 제조 비용 절감과 탄소 배출 감소 효과도 기대된다. 
 윤지희 선임연구원은 "기존 PTFE 기반 건식전극 공정의 한계를 극복하는 새로운 접근법"이라며 "고에너지밀도와 급속충전 특성을 동시에 요구하는 차세대 전기차 배터리 분야에 활용이 기대된다"고 말했다. 
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 <img alt="황인성 전기원 선임연구원(왼쪽부터), 윤지희 재료연 선임연구원, 김대령 재료연 연구원, 이창호 전기연 연구원. 재료연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/09/dongascience/20260609105207063toyp.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="pm4QTggRnW" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/09/dongascience/20260609105207063toyp.jpg" width="658">
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 황인성 전기원 선임연구원(왼쪽부터), 윤지희 재료연 선임연구원, 김대령 재료연 연구원, 이창호 전기연 연구원. 재료연 제공
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 &lt;참고자료&gt; doi.org/10.1016/j.ensm.2026.105149
 [조가현 기자 gahyun@donga.com]
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