리튬이차전지 실리콘 음극재 ‘표면처리 기술’ 개발

고민성 부경대 교수-조재필·이현욱 UNIST 교수팀 공동연구

전기자동차 등에 사용되는 리튬이차전지용 고용량 음극소재 상용화를 위한 새로운 표면처리 핵심기술이 개발돼 주목받고 있다.

부경대는 최근 금속공학과 고민성 교수(사진)가 울산과학기술원(UNIST) 조재필·이현욱 교수팀과 공동연구를 통해 리튬이차전지용 실리콘 음극소재의 안정성 문제를 획기적으로 해결한 연구 결과를 제시했다고 18일 밝혔다.

리튬이차전지 수요 증가에 따라 기존 흑연 음극재보다 용량이 10배 이상인 실리콘 음극재로 대체하기 위한 연구가 지금까지 진행돼왔지만, 실리콘은 충전 과정에서 부피가 3배 이상 팽창해 전해액과 심각한 부반응을 유발, 전지 성능을 급격히 감소시키는 문제가 있었다.

이를 해결하기 위해 연구팀은 타르나 석유에서 추출되는 '피치'라는 탄소재를 이용한 실리콘 표면처리 기술을 개발하는 데 성공했다.

연구팀은 피치가 10㎚(나노미터, 1㎚는 10억분의 1m) 이하의 매우 얇은 두께에도 불구하고 뛰어난 기계적 강도로 깨지지 않고 실리콘의 팽창을 완전히 수용한다는 사실을 실시간 이미징 기술을 통해 증명했다.

[e-mail] 강수련 기자