상용흑연 대비 3배 고용량, 장기 충방전에도 고안정성 유지
[베리타스알파=나동욱 기자] 한국연구재단은 성균관대 박호석 교수 연구팀이 거미줄의 구조와 기능을 모방해 리튬이온전지의 핵심 소재인 고성능 전극 활물질을 개발했다고 8일 밝혔다. 거미줄을 모방한 청색기술이 고용량 전지 소재의 한계로 꼽히는 느린 충/방전 속도 및 기능저하 문제를 해결할 수 있을 전망이다. 청색기술이란 자연과 생물 등이 가진 특성을 모방해 과학기술과 접목시키는 생체모방기술 분야 또는 자연친화적 기술개발을 통칭한다.
현재 리튬이차전지의 음극 소재로 쓰이고 있는 흑연의 용량 한계(약 370 mA h/g)를 극복하기 위해 고용량 실리콘, 전이금속 산화물 등 다양한 소재들이 개발되고 있다. 그러나 대부분의 고용량 소재는 낮은 전기 전도도로 인해 충전과 방전 속도가 느려지거나, 충․방전 시 발생하는 부피 팽창으로 인해 율속 특성과 장기 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
연구팀은 얼음주형법을 활용해 거미줄 형태의 3차원 웹 구조로 다중벽 탄소나노튜브를 조립했다. 여기에 오존 처리를 해 거미줄처럼 끈적이는 기능을 가지도록 표면특성을 제어했다. 박호석 교수는 "연구는 생체모방기술을 통해 고용량 소재의 퇴화와 느린 충방전 속도를 해결할 수 있는 원천기술을 개발한 것"이라며 "리튬이차전지뿐 아니라 다양한 고용량 이차전지소재에 적용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다. 연구 성과는 교육부/한국연구재단의 글로벌연구네트워크지원사업과 국가과학기술연구회 창의형융합연구사업의 지원으로 수행됐다. 에너지 분야 국제학술지인 어드밴스드 에너지 머터리얼즈 이달 6일자에 속표지 논문으로 게재됐다.
일부 게재 시 출처를 밝히거나 링크를 달아주시고 사진 도표 기사전문 게재 시 본사와 협의 바랍니다.
