동국대 연구팀, 리튬이차전지 고용량 음극 소재기술 개발

↑ 강용묵 교수

동국대학교는 강용묵 융합에너지신소재공학과 교수 연구팀이 리튬이차전지 고용량 음극 소재기술 개발에 성공했다고 3일 밝혔다.
연구팀은 현재 리튬이차전지에서 가장 유력한 차세대 음극 소재로 떠오르고 있는 실리콘계 음극 소재의 수명 특성을 수백 싸이클(cycle) 이상까지 유지할 수 있는 기술을 개발했다.
신재생 에너지 기술의 핵심이라 할 수 있는 에너지 저장 시스템(ESS)과 전기자동차(EV) 부문은 높은 출력과 에너지 밀도를 동시에 구현할 수 있는 이차전지를 필요로 하지만, 이에 필수적인 음극 소재의 중심원소인 실리콘과 주석 등의 부피팽창에 따른 급격한 퇴화로 상용화에 어려움을 겪어왔다.
연구팀은 이번에 실리콘계 소재의 주요 퇴화원인이 단순한 부피팽창이 아닌 실리콘 입자의 음극 소재 내에서의 이동과 표면에서 일어나는 전해질의 불완전 분해 등에 있다는 것을 밝혀냈다. 이에, 도파민(Dopamine)층을 이용해 실리콘 입자를 환원 그래핀 산화물의 특정 위치에 고정함으로써 실리콘계 음극 소재의 주요 퇴화원인 두 가지를 모두 해결하는 성과를 냈다.
강용묵 교수는 “리튬이온이차전지를 전기자동차(EV)나 에너지 저장 시스템(ESS)에 적용하기 위해서는 음극 소재의 고용량화 기술확보가 중요하다”면서 “이번 연구는 산업적 가치가 높은 저비용 공정만으로 실리콘계 음극 소재의 수명과 제반 특성의 안정화를 통해 해당 소재의 사용영역 확대 가능성을 보여줬다는 점에서 큰 의의가 있다”고 말했다.
한국연구재단 ‘기후변화대응 기술개발사업’ 등의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 결과는 지난달 30일자 에너지 환경분야 최고 권위지 ‘Advanced Energy Materials’ 인터넷 판에 게재됐다.
[디지털뉴스국 조성신 기자]