8배 이상 오래가는 리튬이차전지 만든다
연합뉴스 | 기사입력 2008.11.10 15:37
한양대 조재필 교수 "고효율 리튬이차전지 원천기술 개발"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 노트북 컴퓨터나 이동전화 등 휴대용 전자기기를 한번 충전해 지금보다 8배 이상 오래 사용할 수 있는 고효율 전지 원천기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한양대 응용화학과 조재필 교수팀은 10일 휴대용 전자기기에 사용되는 리튬이차전지의 저장 능력 한계를 극복할 수 있는 새로운 음극재료인 '3차원 다기공 실리콘 분말'을 개발했다고 밝혔다.
이 연구결과는 화학분야 국제학술지 '앙게반테 케미(Angewante Chemie)' 온라인판(10월 27일)에 '주목할만한 논문(Hot Papers)'으로 소개됐다.
리튬이차전지는 같은 부피로 최대 에너지효율을 낼 수 있어 가장 발전한 전지형태로 평가받고 있지만 효율이 낮은 흑연을 음극재료로 사용해 노트북의 경우 2시간 정도밖에 사용하지 못하는 등 사용시간 제약이 큰 단점으로 남아있었다.
이 때문에 과학자들은 흑연 대신 실리콘을 이용해 리튬이온의 저장능력을 극대화하는 연구를 해왔으나 실리콘은 리튬과 반응할 때 부피변화가 커 쉽게 부서지기 때문에 리튬전지의 효율과 저장능력을 높이는 데 문제가 있었다.
조 교수팀은 이번 연구에서 실리콘에 실리카(이산화규소)를 넣고 불화수소산(HF) 용액으로 실리카만 녹여냄으로써 크기가 200㎚(㎚=10억분의 1ｍ), 두께가 40㎚인 기공을 가진 '3차원 다기공 실리콘 분말'을 개발했다.
이 분말은 실리콘이 리튬과 반응할 때 발생하는 부피팽창을 완화해 실리콘이 부서지는 문제를 막아주는 역할을 한다고 조 교수는 설명했다.
조 교수는 "이 연구는 리튬과 실리콘 합성 시 발생하는 전지의 저효율과 저장능력 감소 문제를 특수 처리한 실리콘으로 해결한 것"이라며 "기존 전지보다 8배 이상 저장이 가능하고 효율도 90% 이상 높은 전지를 4~5년 안에 상용화할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구진은 또 10㎚ 이하의 극미세선 다발 모양으로 만든 실리카 주형에 실리콘을 넣어 열처리한 다음 불화수소산(HF) 용액으로 실리카 주형을 제거하는 방법으로 저장능력이 3차원 다기공 실리콘 분말보다 뛰어난 실리콘 나노선 다발을 개발, 나노분야 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)'에 보고했다.
조 교수는 "이 연구를 통해 개발한 기술에 대해 한국, 유럽, 미국에 특허를 4건 출원하고 현재 태양전지에 이 기술을 적용하는 연구를 하고 있다"며 "이 기술을 신재생에너지 저장에 적용해 에너지 효율을 극대화하는 연구에 집중할 계획"이라고 말했다. 
한양대 응용화학과 조재필 교수
< 사진설명 : 3차원 다기공 실리콘 분말. 아래 확대사진의 분말표면에 많은 공기구멍들이 보인다. >
조재필교수님은 저희 제품 전기화학 임피던스 분석기 IviumStat을 사용중입니다.
