노트북 컴퓨터나 이동전화 등 휴대용 전자기기를 한번 충전해 8배 이상 오래 사용할 수 있는 고효율 전지 원천기술을 국내 연구진이 개발했다.
한양대 응용화학과 조재필 교수팀은 10일 리튬이차전지의 저장능력 한계를 극복할 수 있는 새로운 음극재료인 ‘3차원 다기공 실리콘 분말’을 개발했다고 밝혔다.
리튬이차전지는 효율이 낮은 흑연을 음극재료로 사용해 노트북의 경우 2시간 정도밖에 사용하지 못하는 등 사용시간 제약이 큰 단점이었다. 이 때문에 흑연 대신 실리콘을 이용해 리튬이온의 저장능력을 극대화하는 연구를 해왔으나 실리콘은 리튬과 반응할 때 쉽게 부서지기 때문에 리튬전지의 효율과 저장능력을 높이는 데 문제가 있었다.
조 교수팀은 실리콘에 실리카(이산화규소)를 넣고 불화수소산(HF) 용액으로 실리카만 녹여 크기가 200㎚(㎚=10억분의1ｍ), 두께가 40㎚인 기공을 가진 ‘3차원 다기공 실리콘 분말’을 개발했다. 이 분말은 실리콘이 리튬과 반응할 때 발생하는 부피팽창을 완화해 실리콘이 부서지는 것을 막아주는 역할을 한다. 조 교수는 “기존 전지보다 8배 이상 저장이 가능하고 효율도 90% 이상 높은 전지를 4~5년 안에 상용화할 수 있을 것”이라면서 “한국ㆍ유럽ㆍ미국에 특허를 4건 출원하고 현재 태양전지에 이 기술을 적용하는 연구를 하고 있다”고 설명했다.
