'고용량 리튬이온전지용 복합 음극재' 기술상용화 눈 앞
기업체에 11억 기술이전… 가격 경쟁력 탁월
한국전기연구원 실리콘·그래핀 복합 음극재 개발팀. 왼쪽부터 이건웅·양선혜·정승열·김익준 박사. KERI 제공
전기차의 주행거리와 배터리 성능을 크게 향상시키면서 가격 경쟁력이 뛰어난 고용량 리튬이온전지용 복합 음극재가 한국전기연구원(KERI) 연구진에 의해 개발돼 상용화를 눈앞에 두고 있다.
과학기술정보통신부 산하 한국전기연구원은 전기재료연구본부 나노융합연구센터 이건웅·정승열 박사팀, 차세대전지연구센터 김익준·양선혜 박사팀이 공동으로 '고용량 리튬이온전지용 실리콘·그래핀 복합 음극재 제조기술'을 개발했다고 30일 밝혔다.
이 기술은 친환경 전기차와 스마트폰 등에 쓰이는 리튬이온전지의 음극 소재인 '실리콘(Si)'의 단점을 보완하면서 가격경쟁력을 강화한 것이 특징이다.
리튬이온전지의 음극은 배터리의 충전 속도와 수명을 결정하는 중요한 역할을 한다. 기존 음극 소재로는 흑연이 사용되다가 최근에는 성능이 더 좋은 실리콘이 첨가되기 시작했다. 실리콘은 흑연보다 에너지 밀도가 10배 높고, 충전·방전 속도도 훨씬 더 빠르다.
그러나 충전·방전 때 부피가 3∼4배 팽창하는 문제가 있는 탓에 5% 정도밖에 첨가하지 못한다.
연구팀은 이 같은 실리콘의 단점을 '꿈의 신소재'로 불리는 '그래핀'이라는 나노기술을 통해 해결했다. 흑연을 아주 얇게 1겹만 벗겨낸 소재인 그래핀은 전기 전달이 매우 우수하고 화학적으로 안정돼 있다.
KERI는 전기·전자 소재 부품 전문기업 ㈜HNS에 이 기술을 11억 원에 기술이전했다.
관리책임자 이건웅 박사는 "이 기술은 친환경 전기차, 에너지저장시스템(ESS), 방위산업 등 다양한 분야에서 활용되는 고용량 리튬이온전지의 성능을 획기적으로 높일 수 있을 것"이라며 "특히 전기차에 적용할 경우 배터리 성능을 높여 주행거리를 20%이상 늘릴 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
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