리튬이온전지의 주요 소재인 ‘실리콘(Si)’의 단점을 보완하면서 저렴한 가격으로 접근 가능한 획기적인 복합 음극재 제조기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 

한국전기연구원(KERI, 원장 최규하)은 최근 자체 정부출연금사업을 통해 ‘리튬이온전지용 실리콘-그래핀 복합 음극재 대량 제조기술’을 개발했다고 30일 밝혔다.

개발된 기술은 차세대 음극재 소재로 대두되고 있는 실리콘과 그래핀의 특성을 활용한 것으로 충방전을 반복하면 부피가 팽창하고 전극이 벗겨지는 실리콘의 단점을 그래핀을 통해 보완한 것이 특징이다.

그래핀은 2차원 탄소나노소재로서 전도성이 우수하며, 전기 화학적으로 안정해 실리콘을 전해질로부터 효과적으로 보호할 수 있고 그래핀 코팅층은 우수한 기계적 강도를 지닌 그물망 구조이기 때문에 실리콘의 부피팽창에 따른 성능 감소를 억제 할 수 있기 때문이다.  

연구팀은 이번 기술의 최대 강점은 중소·중견 기업들도 쉽게 접근할 수 있을 정도의 뛰어난 가격경쟁력에 있다고 강조했다.

기존 고가의 나노 실리콘 대비 값싼 마이크론(μm) 크기의 상용 실리콘을 활용하고, 여기에 오랜 연구 노하우가 집적된 KERI만의 고전도성 그래핀 분산기술을 적용해 코어-쉘(Core-Shell) 구조의 복합 음극재를 대량으로 제조할 수 있게 됐다는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀은 실리콘-그래핀 복합 음극재를 기반으로 ‘파우치형 풀 셀(Full Cell)’을 제작하고 전기화학적 특성 검사까지 성공적으로 마무리하며 상용화를 위한 준비과정을 마쳤다.

개발된 실리콘-그래핀 복합 음극재 기술은 친환경 전기자동차, 에너지저장시스템, 방위산업, 우주·항공 등 다양한 분야에서 활용되는 고용량 리튬이온전지의 성능을 획기적으로 높일 수 있을 것으로 연구팀은 예상하고 있다.

 

 

경남경제신문 www.gneconomy.com