UNIST(총장 조무제) 연구진이 리튬 이차 전지 용량을 기존보다 두 배 이상 증가시키는 방법을 개발하고, 상용화의 길을 열었다.
송현곤(43) 교수(에너지 및 화학공학부)와 노현국(38) 박사 연구팀은 리튬 이차 전지의 전극 활물질에 수 겹의 그래핀을 밀착 코팅해 이차 전지의 용량을 기존보다 두 배 이상 늘리는데 성공했다.
송현곤 교수는 “이번에 개발된 그래핀 밀착 코팅 기술은 리튬 이차 전지 뿐만 아니라 연료 전지, 태양 전지 등 전극 물질에도 적용 할 수 있는 혁신적인 원천 기술”이라며 “전 세계가 직면한 환경과 에너지 문제 해결에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.
높은 용량의 전지를 개발하기 위해서는 전극 활물질에 높은 전자 전도도를 부여해야 한다. 최근 전극 활물질에 높은 전자 전도도를 가진 그래핀을 코팅 물질로 적용하는 연구가 활발하지만 불규칙한 표면의 전극 활물질에 그래핀을 밀착 코팅하는 것은 한계가 있었다.
송현곤 교수 연구팀은 흑연을 물리적으로 깨뜨려 그래핀을 만드는 볼밀링 방법을 이용해 보다 작은 크기의 휘어지는 수 겹의 그래핀 층을 생성했다. 동시에 이를 리튬 망간 산화물계 전극 활물질에 균일하게 밀착 코팅시켜 전지의 용량을 두 배로 늘리는 데 성공했다.
송현곤 교수는 “흑연을 깨뜨려 그래핀으로 만들 때 전극 활물질을 함께 넣어 밀착 코팅시키는데 성공했다”라며 “간단한 공정으로 전자 전도도가 낮은 영역도 전기화학적으로 활용이 가능해져 전지 용량을 두 배 이상 늘릴 수 있었다”라고 말했다. 송 교수는 “전지의 음극에 리튬 공급원을 추가하는 등 약간의 전지 설계를 변경한다면 고용량의 이차 전지 상용화도 가능하다”고 덧붙였다.
이번 연구 성과는 화학과 재료 분야의 세계적 권위지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’ 에 9일 게재됐다.
