단백질·바인더 기반 후막 전극과 솔벤트-프리 전극 공정 연구

Protein-Driven Binders and Solvent-Free Thick Electrode Fabrication

연구 내용

실크·단백질 기반 매트릭스와 바인더를 설계하여 솔벤트-프리 후막 전극을 제작하고, 젖음성·이온전도·기계적 접착을 개선하는 배터리 전극 연구

리튬 금속 전지 및 고용량 전극에서 전극 두께 증가로 발생하는 균열·박리, 저항 상승 문제를 줄이기 위해 솔벤트-프리 공정 조건을 구축합니다. 단백질 매트릭스(예: pyroprotein)와 실크 유래 구조를 활용하여 Si계 전극의 부피 팽창을 완충하고, 전극 표면에서의 결함 형성을 억제하는 방식으로 사이클 수명을 개선합니다. 또한 바인더 계면에서의 solvophobic 결정화 경향을 제어하고, PVDF 혼합 바인더 또는 PTFE 정착 나노복합재를 통해 전해질 젖음성과 이온 이동 특성을 안정화합니다. 그 결과 후막 전극의 기계적 접착과 전기적 성능을 동시에 확보하는 데 집중합니다.

관련 프로젝트

3건

연구 흐름

연구 초기에 2022년에는 pyroprotein 매트릭스로 Si 나노입자의 팽창을 수용하고 고수명 전극 특성을 확보하는 방향으로 진행되었습니다. 같은 시기 실크·피브로인 기반 음극용 구조 제어가 배터리 보호층 및 아임계 열수처리와 연계되며 기반 기술이 확장되었습니다. 이후 2025년에는 솔벤트-프리 mechano–thermal 공정에서 발생하는 solvophobic crystallinity 문제를 빠른 냉각 및 바인더 혼합으로 완화하여 고전극밀도 후막 양극 성능을 향상시켰습니다. 최근에는 rGO@PTFE처럼 전도 및 결착 기능을 동시에 갖는 나노복합 전극재를 적용해 두께 증가에도 분산과 계면 수송을 안정화하는 연구로 심화되었습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

리튬 금속 배터리용 후막 양극 제조 공정
실크·단백질 기반 바인더 소재
전해질 젖음성 제어 전극 설계
기계적 접착 보강 전극 구조
부피 팽창 완충형 Si계 음극
솔벤트-프리 전극 공정 스케일업 전략
저저항 두께형 전극 설계 가이드
배터리 웨어러블 적용용 전극 소재
전극 계면 레독스 반응 안정화 접근
다기능 바인더-도전재 하이브리드 적용