박호석 성균관대 화학공학과 교수박호석 성균관대 화학공학과 교수 연구팀이 거미줄 구조를 모사해 리튬이온전지 전극 소재를 개발했다고 7일 한국연구재단이 밝혔다.
리튬이온전지는 스마트폰과 전기자동차 등에 널리 쓰인다. 하지만 음극 소재로 쓰이는 흑연의 용량이 제한적이다. 이에 따라 실리콘, 전이금속 산화물 등 다양한 고용량 소재들이 개발되고 있으나 충전과 방전 속도가 느리고 부피 팽창으로 인해 기능이 떨어지는 문제가 있었다.
연구팀은 거미줄로 벌레를 잡는 것처럼 고용량의 철 산화물 나노입자를 3차원 탄소나노튜브(CNT) 네트워크에 고정해 전극 소재를 개발했다. 820밀리암페어아워(mAh) 이상 고용량에서 300차례 이상 충방전해도 88% 이상의 용량을 유지하는 것으로 나타났다.
거미줄 구조 닮은 리튬이온전지 전극 소재 모식도.연구팀은 얼음 결정을 이용해 공극을 만드는 방법으로 거미줄 형태의 3차원 탄소나노튜브를 조립한 뒤 오존 처리를 통해 표면을 끈적이게 만들어 나노입자를 포집하는 데 성공했다.
박 교수는 “생체모방기술을 통해 리튬이온전지의 느린 충방전 속도를 해결할 수 있는 원천기술을 개발했다”며 “다양한 고용량 이차전지 소재에 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 성과는 최근 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머터리얼즈’(Advanced Energy Materials)에 실렸다.
/고광본 선임기자 kbgo@sedaily.com
