조재필 교수팀, 고성능 2차전지 신소재 개발

성능이 뛰어나면서도 대량생산이 쉬운 리튬 2차전지 전극 소재를 국내 연구진이 개발했다.

교육과학기술부는 울산과학기술대의 조재필 교수팀과 LG화학기술연구원 배터리연구소가 새로운 방식으로 나노튜브를 만들어 리튬이온 2차전지 전극 소재로 사용한 결과 2분 안에 완전 충전 또는 방전이 가능하다는 사실을 확인했다고 지난 14일 밝혔다.

나노튜브는 관의 지름이 수나노미터(㎚ㆍ10억분의1ｍ)에 불과한 빨대 모양의 원자구조체를 말한다.

연구진은 단면 지름이 수㎚에 불과한 게르마늄(Ge) 나노선 표면에 안티모니(Sb) 나노입자를 덧씌우고 700도의 고온에서 열처리하는 방식으로 나노선의 중심부에 지름 200㎚의 나노튜브를 만들었다. 이 나노튜브를 전극으로 사용한 리튬이온 2차전지는 2분 내 충ㆍ방전, 400회 충ㆍ방전 후 전지용량 98% 이상 유지 등 이미 상용화된 전지들보다 성능이 우수했다. 전극의 리튬 저장능력도 기존 실리콘 나노튜브의 세 배를 웃돌았다.

기존 실리콘 나노튜브의 경우 일반적으로 주형(본뜨기)작업과 화학적 부식을 통해 만드는데 수율이 낮고 대량 합성이 불가능한 반면 조 교수팀이 만든 나노튜브는 상대적으로 합성이 쉽고 수율도 높다.

조 교수는 "리튬 2차전지의 세계시장 규모는 올해 약 200억달러를 넘어서고 이 가운데 전극 소재시장만 80억달러에 이를 것으로 전망된다. 이번 기술개발은 지적재산권 선점 차원에서 중요한 의미가 있어 국제특허 출원도 마친 상태"라고 설명했다.

이 연구성과는 응용화학 분야의 세계적 권위지 '앙게반테 케미(Angew. Chem. Int. Ed.)' 온라인판에 'VIP 논문'으로 16일 실렸다.