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아이케미칼㈜ 은 2020년 말에 리튬이온전지 음극 수성 바인더 2종을 개발 착수로 2023년에 개발완료 했으며, 더 나아가서 현재 리튬이온전지를 대체 할 수 있는 전고체전지의, 전해질 바인더 프로토타입을 개발중에 있습니다.
아이케미칼㈜ 은 삼성SDI 1차 벤더 업체로 삼성SDI 배터리의 포장재 솔루션을 제공하고 있는 업체 입니다. 2021년 기업부설연구소 설립을 기점으로 2차전지 소재 중 바인더에 대한 소재를 먼저 접근을 하여 우레탄계 음극 바인더 개발을 시작으로 2020년 말에 음극 수성 바인더 개발 착수하여 2023년에 리튬이온전지 음극 수성 바인더 2종을 개발 완료했습니다.
또한 리튬이온전지의 문제점인 전해액 누출로 인한 배터리 화재 이슈에 전고체전지가 급부상하면서 이에 전고체전지 소재 중 전해질에 들어가는 하이브리드 바인더를 개발중에 있으며, 이번에 전시회를 통해서 프로토타입형태의 전고체전지 전해질 바인더를 선보이기로 했습니다.
본 음극 수성 바인더 2종 중 M0021 은 기존 음극 수성 바인더의 배합비율을 조금 다르게 만든 것으로 기계적 물성이 우수하고, 접착력이 기존 바인더 대비 2배 정도 좋으며, 충방전 사이클이 90% 이상 정도 나타나고 있습니다.
여기서 다른 종인 M0122는 기존 음극 수성 바인더의 일부를 개질한 바인더로 전극접착력이 기존 바인더 대비 2.9배 정도 M0021보다 약 30% 정도 더 좋은 제품입니다. 또한 충방전 사이클도 96% 이상 나타나고 있어, 사이클 수명이 증가 함을 볼 수 있습니다.
이번에 선보일 전고체전지 전해질 바인더 프로토타입 전고체전지 전해질 바인더 프로토타입(All Solid-State Battery Electrolyte Binder Prototype)은 전고체전해질 파우더 간 바인딩 하는 역할로 뛰어난 접착력과 낮은 표면저항성 그리고 높은 이온 전도도를 띄고 있는 것이 특징입니다.
전고체전지의 전해질 바인더를 개발하기 위해서는 큰 딜레마가 있는데, 바인더 극성 변화로 인한 화학적 기계적 성질에 따른 트레이드 오프(trade-off) 에 직면해 있다는 점입니다. 이를 둘다 충족시키기 위해서는 기존에 쓰이던 황화물계 전고체전지 전해질 바인더에 극성계 바인더를 더하여 저항과 접착력의 트레이드 오프(trade-off) 문제를 최적화 할 수 있습니다. 여기에 첨가제를 배합하여 이온전도성까지 잡을 수 있는 전고체전지 전해질 하이브리드 바인더를 개발 중에 있습니다.
현재 전고체전지 전해질 바인더 프로토타입 (All Solid-State Battery Electrolyte Binder Prototype)은 초기효율은 93~99%내외, 충방전사이클(50회 기준) 92~94%사이로 높은 효율성을 보이고 있습니다.
Figure 1. IBA-M0021
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UNIT |
VALUE |
|
Flexibility |
MPa |
21.0 |
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Adhesion |
N/m |
11.4 |
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Wettability |
Sec |
110 |
|
Electrode Resistance |
mΩ㎠ |
55 |
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Cycle Life |
초기용량대비% |
90 |
Figure 2. IBA-M0122
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UNIT |
VALUE |
|
Flexibility |
MPa |
29.7 |
|
Adhesion |
N/m |
14.81 |
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Wettability |
Sec |
78 |
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Electrode Resistance |
mΩ㎠ |
49.95 |
|
Cycle Life |
초기용량대비% |
96.1 |
Figure 3. 전고체전지 바인더 프로토타입
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UNIT |
VALUE |
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Electrochemical Stability |
V |
5.98 |
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Ionic Conductivity |
mS/cm |
0.53 |
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Initial Effeciency |
% |
93.36~99.68 |
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Cycle Life |
% |
92.97~94.92 |