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리튬 이온 배터리 용량을 향상시키는 새로운 양극 재료 세트

2022-05-10
By 허주현, 울산과학기술원



조재필 교수(에너지 및 화학공학부)가 이끄는 연구팀이 개발한 새로운 접근법은 상용 리튬이온 배터리의 성능을 크게 향상시키는 열쇠를 쥐고 있다.

조 교수팀은 기존의 흑연 양극을 대신할 새로운 유형의 양극 소재를 개발했다. 이를 통해 개인용 기기에서 전기 자동차에 이르기까지 모든 배터리에 더 가볍고 오래가는 배터리를 만들 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 이번 연구에서 실리콘-나노층이 내장된 흑연/탄소를 이용한 차세대 하이브리드 양극의 가능성을 입증했다. 그들은 이 구조가 실리콘과 천연 흑연 사이의 호환성을 허용하고 부서진 흑연 먼지의 구조적 결함과 기존의 기계적 밀링에 의한 실리콘 입자의 결합되지 않은 잔류물로 인해 발생하는 심각한 부반응 문제를 해결한다고 보고합니다.

복합재에서 흑연 함량을 45% 증가시켜 제조한 신개발 음극재입니다. 연구팀은 소량의 실란가스(SiH4)를 이용해 배치당 6시간에 300kg을 생산할 수 있는 장비도 새로 개발했다. 이러한 간단한 절차는 가격 경쟁력을 보장한다는 점에서 높은 평가를 받고 있습니다.

그들은 실리콘/흑연 복합체가 대량 생산이 가능하고 산업용 전극 밀도, 높은 면적 용량 및 적은 양의 바인더로 우수한 배터리 성능을 가지고 있다고 보고합니다. 이번 연구 결과는 에너지 분야 권위지인 네이처 에너지(Nature Energy) 8월호에 게재됐다.