UNIST, 흑연·실리콘 결합한 2차전지 음극재 소재 개발

우수한 성능을 가진 2차전지 음극재 소재를 국내 연구진이 개발했다. 국내 배터리 제조업체들이 약하다고 지적받는 음극재 소재 경쟁력 확보에 도움이 될 것으로 기대된다.
조재필 울산과학기술원(UNIST) 에너지·화학공학부 교수 연구팀은 기존 음극재 소재인 흑연보다 충전 용량을 45% 늘린 고출력 흑연·실리콘 복합체를 개발했다고 9일 밝혔다. 연구팀은 6시간 동안 복합체 300kg을 양산하는 장비·공정도 함께 개발했다.
이번 복합체는 실리콘을 활용한 것이 특징이다. 실리콘은 흑연보다 충전 용량이 많지만 충전·방전을 반복하면 부피가 늘어나고 성능이 급격히 감소하는 문제가 있다. 연구팀은 흑연에 실리콘 나노코팅 기술을 적용함으로써 두 물질이 최적의 호환성을 갖도록 했다.
조 교수는 “기존 흑연계 음극재를 사용한 배터리를 장착해 200km 안팎을 주행할 수 있었던 전기차에 새 소재를 적용하면 주행거리가 300km까지 늘어날 수 있다”며 “같은 용량의 일본·중국 배터리 업체 제품과 비교한 배터리 평가에서 부피 팽창률이 15% 이상 적게 나왔다”고 밝혔다.
관련 업계에서는 이번 소재 개발이 국내 배터리 제조업계의 음극재 경쟁력 확보로 이어질 수 있을지 주목하고 있다. 한 업계 관계자는 “국내 배터리 제조업계는 음극재 소재인 인조흑연을 생산하지 못해 외부에서 조달하면서 양극재·모듈 생산 경쟁력만 내세우고 있다”고 비판한 바 있다.
이번 연구 결과는 에너지 분야에서 권위 있는 학술지인 ‘네이처 에너지(Nature Energy)’ 온라인판에 게재됐다.
[디지털뉴스국 한경우 기자]