‘나뭇잎 모양 나노구조물’ 고성능 음극재료 개발

국내 연구진이 나뭇잎 모양을 활용해 이차원 나노구조물을 개발했다. 개발된 물질은 각종 에너지 저장 및 공급 장치로 사용하는 리튬이온전지의 음극재료로 용량이 크고 안정성이 높아 다양한 분야에 적용 가능할 것으로 기대되고 있다.
현택환 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단장(서울대 화학생물공학부 교수)과 성영은 IBS 그룹리더(서울대 화학생물공학부 교수) 공동 연구진은 나뭇잎 모양의 탄소나노구조물을 개발해 고용량, 고출력의 음극재료를 개발하는데 성공했다고 5일 밝혔다.
연구진이 개발한 음극재료의 용량은 현재 상용화된 흑연의 3배에 이른다. 300회 충전 및 방전이 진행되는 동안 3%의 용량저하만을 보였다. 또한 20분간 급속 충·방전시에도 20%의 용량만 저하되는 등 우수한 출력을 지니고 있다. 현택환 단장은 “나뭇잎 모양의 구조물에 나노기공을 넣고 그 안에 산화주석 나노입자를 넣었다”며 “기공 안에 정육면체의 나노기공이 배열되면서 부피가 크면서도 안정성을 유지할 수 있다”고 설명했다. 기존의 음극재료는 충·방전시 부피는 줄지만 표면적이 늘어나면서 부피가 증가하는 단점이 있었다. 연구진은 3~5년 정도 뒤 나뭇잎 모양의 음극재료가 상용화될 수 있을 것으로 기대했다. 연구결과는 화학분야 권위지로 꼽히는 ‘미국화학회지’ 지난달 1일자에 게재됐다.
[원호섭 기자]