기존 리튬이차전지보다 수명이 8배로 늘어난 차세대 전지제조 원천기술을 국내 연구진이 개발했다.

한양대학교 응용화학과 조재필 교수팀은 노트북 휴대전화 등 휴대기기의 전력공급 장치로 사용하는 리튬이차전지의 저장능력을 크게 향상시킨 음극 재료 `3차원 다기공 실리콘 분말`을 개발했다고 10일 밝혔다.

조 교수는 "이번 연구 결과의 핵심은 리튬과 실리콘 합성시 발생하는 전지의 효율 저하와 저장능력 감소 문제를 특수 처리한 실리콘으로 해결한 것"이라며 "기존의 리튬이차전지보다 8배 이상 전력 저장이 가능하고, 90% 이상 고효율을 달성하는 원천기술을 확보했다"고 설명했다.

리튬이차전지는 동일한 부피로 최대 에너지 효율을 내는 가장 발전된 형태의 전지지만 내부 실리콘이 리튬과 반응하면서 동반되는 부피 팽창으로 리튬전지의 효율과 저장능력이 급격히 떨어지는 문제가 있었다.

특히 흑연을 음극 재료로 사용하는 노트북 전지는 기술적인 제약으로 2시간 정도밖에 사용할 수 없었다.

조재필 교수팀은 이런 부피 팽창을 완화시킬 수 있는 대안을 마련했다는 점에서 주목된다.

조 교수팀은 실리콘에 실리카(이산화규소)를 넣고, 불화수소산(HF) 용액으로 실리카만 녹여 크기 200㎚(1나노는 10억분의 1ｍ), 두께 40㎚ 크기의 많은 기공이 있는 `3차원 다기공 실리콘 분말`을 개발했다.

이 분말은 실리콘이 리튬과 반응할 때 발생하는 부피 팽창을 완화시켜 실리콘이 부서지는 문제를 막는다.

특히 이번 연구는 전기에너지, 태양광, 풍력, 조력 등 신재생에너지 저장에도 직접적인 영향을 미칠 것으로 보인다.

신기술을 적용하면 현재 신재생에너지 저장에 사용하고 있는 납축전지(과산화 납을 양극으로, 납을 음극으로 사용하는 이차전지)의 저장 용량을 6배가량 늘릴 수 있기 때문이다.

[김은표 기자]


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