부경대 고민성·울산과학기술원 조재필·김성엽 교수 공동 연구
(부산=연합뉴스) 조정호 기자 = 국내 대학 연구팀이 전기자동차 주행거리를 대폭 늘릴 수 있는 차세대 이차전지 소재를 개발했다.
부경대학교 고민성 금속공학과 교수는 울산과학기술원(UNIST) 조재필·김성엽 교수팀과 공동으로 이차전지 음극 소재인 실리콘 부피 팽창을 수용할 수 있는 탄소 지지체를 디자인하는 데 성공했다고 3일 밝혔다.
이 연구결과는 네이처 자매지 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인판에 게재됐다.
현재 전기자동차용 이차전지 음극 소재로 사용하는 흑연은 이론적으로 사용 가능한 용량이 낮아 전기자동차 배터리 수용 공간을 최대로 활용해도 1회 충전에 450㎞ 이상 주행이 어렵다는 단점을 지닌다.
이런 문제를 해결하고자 이차전지 음극 소재를 흑연보다 용량이 10배 이상인 실리콘으로 대체하기 위한 연구가 진행되고 있다.
하지만 실리콘은 충전 과정에서 부피가 3배 이상 증가해 전지 팽창 현상을 일으키고 전지 성능을 급격히 감소시켜 안정성이 떨어지는 한계가 있다.
이번 연구에서 탄소 지지체가 갖는 50nm(1nm·10억분의 1ｍ)를 초과하는 마크로 기공(초미세 구멍)을 자유롭게 조절할 수 있는 기술 개발에 성공했다.
자체 개발한 탄소 지지체를 복합화하는 방식을 사용하면 실리콘 부피가 팽창하더라고 전지 팽창 현상을 막아주는 것으로 나타났다.
고 교수는 "이번 연구로 전지 성능과 안정성을 동시에 높이는 원천 기술을 확보해 700㎞ 이상 주행거리를 갖는 전기자동차 개발을 앞당길 것으로 기대한다"며 "기공 크기를 제어한 탄소 지지체 제조는 매우 간단한 공정으로 대량 합성이 가능하기 때문에 전기자동차와 중대형 에너지 저장장치 등 다양하게 활용할 수 있다"고 말했다.
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