[공주=뉴스핌] 송호진 기자 = 공주대학교는 공과대학 신소재공학부 이기선 교수 연구팀이 리튬이차전지용 고용량 고효율 실리콘 음극소재 개발했다고 9일 밝혔다.

이기선 교수팀은 한국연구재단과 기초연구사업으로 국제권위학술지(ACS 저널, Applied Materials & Interfaces, 2020년 11월 online 게재)발표 및 관련 특허를 출원했다.

공주대학교 이기선 교수(사진 가운데) 연구팀 [사진=공주대] 2020.12.09 shj7017@newspim.com

연구팀은 수십 마이크로미터 크기의 조대한 크기의 실리콘 분말을 고에너지밀링법에 의해 약 100 나노미터 크기로 단시간 분쇄하고 이렇게 제조된 분말의 표면에 균일한 실리콘 산화막(SiOx)을 형성했으며 최종적으로 전도성 흑연분말과 나노복합구조(Si/SiOX@C)화된 음극소재분말을 제조했다.

개발된 분말소재를 사용해 셀을 제작하고 평가한 결과 기존의 탄소계 소재 대비 3배 이상의 전기화학적 방전용량, 높은 충방전효율(99.5%), 안정적 용량유지율(약 90%, 300싸이클)을 보여 충방전 속도를 달리해 시험했을 경우에도 특성의 재현성을 나타냈다.

리튬이차전지용 고용량 고효율 실리콘 음극소재 개발로 실리콘계 음극소재가 갖고 있던 충방전 과정에서 나타나는 구조적 열화문제 해결의 단초를 제공했다는 점에서 의미가 있다. 

이 교수는 "범 지구적 환경문제로 인해 우리 곁에 전기자동차 시대가 성큼 다가왔으나 이동통신, 전기자동차 등에 활용되고 있는 리튬이차전지의 음극소재는 에너지저장용량이 낮은 탄소계 소재가 주로 사용되고 있다"며 "기존 탄소소재의 경우 낮은 방전용량으로 인해 에너지저장용량에 한계를 드러내 이에 대한 대안으로 고용량 고효율 실리콘계 음극소재의 상용화 기술을 개발해 왔다"고 말했다.

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