【브레이크뉴스 대구】이성현 기자=DGIST(총장 이건우) 연구진이 양초의 주성분인 파라핀을 활용해 배터리 건식 전극 공정의 한계를 극복할 수 있는 신기술을 개발했다.

▲ 기존 배터리 전극 제조 공정 한계와 파라필름 기반 건식 전극 기술 비교  © DGIST

DGIST 에너지공학과 김진수 교수 연구팀은 파라핀 기반 소재를 적용한 새로운 건식 전극 바인더 기술을 개발해 기존 공정 대비 비용과 환경 부담을 획기적으로 줄일 수 있는 기반을 마련했다고 밝혔다.

현재 배터리 산업은 유기용매를 사용하는 습식 전극 공정에서 벗어나 에너지 효율과 친환경성을 높인 건식 공정으로의 전환이 가속화되고 있다. 기존 습식 공정은 높은 에너지 소비와 탄소 배출, 비용 부담이 크고 두꺼운 전극 제조에 한계가 있다는 지적을 받아왔다.

반면 건식 전극 공정은 분말 상태의 소재를 압착해 전극을 제조하는 방식으로 비용과 탄소 배출을 줄일 수 있지만, 기존에 사용되던 PTFE 바인더는 가격이 높고 환경 규제 대상 물질(PFAS)에 해당하며 접착력이 낮아 추가 공정이 필요하다는 한계가 있었다.

연구팀은 실험용 밀봉 필름인 ‘파라필름(Parafilm® M)’의 주성분이 파라핀과 폴리에틸렌이라는 점에 착안해 이를 새로운 바인더로 적용하는 데 성공했다.

해당 기술은 약 60℃의 저온에서도 전극 소재를 안정적으로 고정할 수 있으며, 별도의 습식 접착층 없이 건식 전극 제조가 가능하다. 특히 기존 PTFE 대비 바인더 비용을 약 95% 절감하고, 지구온난화지수(GWP)를 약 1/2200 수준으로 낮출 수 있어 친환경성과 경제성을 동시에 확보했다.

또한 전극 내부에서 균일한 분포를 통해 우수한 이온 전달 특성을 보였으며, 넓은 전압 범위에서도 화학적 안정성을 유지했다. NCM811 양극재 기준으로 1,000회 충·방전 이후에도 성능 저하가 거의 없는 안정적인 수명 특성도 확인됐다.

연구팀은 3×4cm 규모 파우치셀 제작과 연속 압출 공정을 통해 상용화 가능성도 검증했으며, 현재 관련 원천기술 특허를 확보하고 기업 대상 기술이전을 추진하고 있다.

김진수 교수는 “파라필름 기반 바인더는 건식 공정의 경제성과 친환경성을 극대화할 수 있는 핵심 기술”이라며 “지속가능한 배터리 제조 기술 확보를 통해 국내 배터리 산업 경쟁력 강화에 기여할 것”이라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업과 DGIST 스타트업 펀드 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 국제 학술지 Nature Communications 2025년 12월호에 게재됐다.

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

DGIST Develops Paraffin-Based Dry Electrode Binder… Anticipating Battery Process Innovation

Researchers at DGIST (President Lee Kun-woo) have developed a new technology that overcomes the limitations of the battery dry electrode process by utilizing paraffin, the main component of candles.

A research team led by Professor Jin-soo Kim of the Department of Energy Engineering at DGIST announced that they have developed a new dry electrode binder technology using paraffin-based materials, laying the foundation to drastically reduce costs and environmental burdens compared to existing processes.

Currently, the battery industry is accelerating its transition from wet electrode processes using organic solvents to dry processes that offer higher energy efficiency and eco-friendliness. Existing wet processes have been criticized for high energy consumption, carbon emissions, significant cost burdens, and limitations in manufacturing thick electrodes.

On the other hand, while the dry electrode process can reduce costs and carbon emissions by manufacturing electrodes through the compression of powdered materials, the previously used PTFE binder had limitations: it was expensive, classified as a regulated substance (PFAS), and required additional processing due to its low adhesive strength. The research team capitalized on the fact that the main components of the experimental sealing film ‘Parafilm® M’ are paraffin and polyethylene, and successfully applied them as a new binder.

This technology enables the stable fixation of electrode materials even at low temperatures of approximately 60°C and allows for the manufacture of dry electrodes without a separate wet adhesive layer. Notably, it achieves both eco-friendliness and economic viability by reducing binder costs by about 95% compared to conventional PTFE and lowering the Global Warming Potential (GWP) to approximately 1/2200 of the original level.

Furthermore, it demonstrated excellent ion transport characteristics through uniform distribution within the electrode and maintained chemical stability over a wide voltage range. Stable lifespan characteristics were also confirmed, with almost no performance degradation even after 1,000 charge-discharge cycles using NCM811 cathode material.

The research team verified the feasibility of commercialization through the fabrication of 3×4 cm pouch cells and a continuous extrusion process. Currently, they have secured patents for the related core technology and are pursuing technology transfer to companies. Professor Jin-Su Kim stated, “Parafilm-based binders are a core technology capable of maximizing the economic efficiency and eco-friendliness of dry processes,” adding, “We will contribute to strengthening the competitiveness of the domestic battery industry by securing sustainable battery manufacturing technology.”

Meanwhile, this research was conducted with support from the National Research Council of Science and Technology’s Creative Convergence Research Program and the DGIST Startup Fund, and the results were published in the December 2025 issue of the international academic journal Nature Communications.