리튬이차전지 급속 충방전소재 개발

(아주경제 권석림 기자) 기존의 리튬이차전지 기술에 비해 200배이상 대량의 전류를 흘려도 2분 안에 완전충전 또는 완전방전이 가능한 전극 소재원천기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

교육과학기술부는 조재필 울산과학기술대학교(UNIST) 교수와 LG화학기술연구원 베터리연구소 공동연구팀이 정부의 신기술융합형 성장동력사업의 지원을 받아 원천기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

이차전지용 전극소재의 다양한 형상 중 나노튜브가 리튬이온의 충방전 속도를 가장 빠르게 할 수 있다는 이론은 발표됐으나 이를 수득율이 높으면서도 화학적으로 손쉽게 합성이 가능하도록 증명한 것은 세계적으로 첫 번째 사례다.

이번 실험에서 게르마늄(Ge) 나노선 표면에 안티모니(Sb) 나노입자를 바른 후 700 oC에서 열처리 시 나노선의 중심부에서 200nm정도의 직경으로 구멍형태를 가진 나노튜브가 생성됨을 발견했다.

또 이 물질을 리튬이차전지에 적용하여 평가한 결과 상용화된 전지 수준을 능가, 400사이클 후에도 용량유지율이 98%이상을 달성했으며 대량의 전류를 흘려도 2분 내에 완전히 충전됨을 발견했다.

리튬 저장능력도 3배 이상 올릴 수 있게 됐다.

기존에 발표된 반도체 실리콘나노튜브의 경우 주형을 뜬 후 화학적 부식을 이용한 합성을 하면 수득율이 낮을 뿐 아니라 대량 합성이 불가능하다는 문제점도 해결했다.

이 원천기술은 응용화학분야의 세계적 권위지인 안게반테 케미 국제판(Angew. Chem. Int. Ed.)에 VIP paper(VIP논문)로 선정돼 16일 속보판으로 온라인에 게재된다.

이차전지분야에서 VIP논문으로 선정된 사례는 최근 3년 동안에 처음 있는 일로써, 여기에 게재된 논문들 중에서 5%미만에 한해 VIP논문으로 선정된다.