동국대 강용묵 교수 연구팀, ‘리튬이차전지 고용량 음극 소재 기술’ 개발

강용묵 동국대학교 융합에너지신소재학과 교수/사진 = 동국대학교 제공

동국대학교 강용묵 융합에너지신소재학과 교수 연구팀이 리튬이차전지 고용량 음극 소재기술 개발에 성공했다고 3일 밝혔다.

강 교수팀은 현재 리튬이차전지에서 가장 유력한 차세대 음극 소재로 평가받고 있는 실리콘계 음극 소재의 수명 특성을 수백 싸이클(cycle) 이상까지 유지할 수 있는 기술을 개발했다.

신재생 에너지 기술의 핵심이라 할 수 있는 에너지 저장 시스템(ESS) 및 전기자동차(EV) 부문은 높은 출력과 에너지 밀도를 동시에 구현할 수 있는 이차전지를 필요로 한다.

단기적으로 이러한 목표의 달성을 위해서는 고전압 양극 소재 개발과 함께 음극 소재의 고용량화가 필수적인 것으로 인식돼 왔다. 연구팀은 실리콘 입자의 음극 소재 내에서의 이동 및 표면에서 일어나는 전해질의 불완전 분해 등에 있다는 것을 알아냈다.

이에 도파민(Dopamine)층을 이용해 실리콘 입자를 환원 그래핀 산화물의 특정 위치에 고정함으로써 실리콘계 음극 소재의 주요 퇴화 원인 두 가지를 모두 해결했다.

강 교수는 “리튬이온이차전지의 최종 목표가 전기자동차(EV)나 에너지 저장 시스템(ESS)에 적용하는 것임을 고려했을 때 음극 소재의 고용량화 기술은 매우 중요한 부분이다”며 “이번 연구는 산업적 가치가 높은 저비용 공정만으로 실리콘계 음극 소재의 수명 및 제반 특성의 안정화를 통해 해당 소재의 사용영역 확대 가능성을 보여줬다는 점에서 큰 의의가 있다”고 말했다.