UNIST(총장 조무제)는 이 기관 송현곤(43) 교수(에너지 및 화학공학부)와 노현국(38) 박사 연구팀이 리튬 이차 전지의 전극 활물질에 수 겹의 그래핀을 밀착 코팅해 이차 전지의 용량을 기존보다 두 배 이상 늘리는데 성공했다고 9일 밝혔다.
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.
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| [사진=리튬 이차 전지 용량을 두 배 이상으로 늘리는 기술을 개발한 송현곤 교수] |
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.
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.
송 교수는 “간단한 공정으로 전자 전도도가 낮은 영역도 전기화학적으로 활용이 가능해져 전지 용량을 두 배 이상 늘릴 수 있었다”면서 “전지의 음극에 리튬 공급원을 추가하는 등 약간의 전지 설계를 변경한다면 고용량의 이차 전지 상용화도 가능할 것”이라고 기대했다.
연구팀에 따르면 이 기술은 수년 내 스마트폰 배터리에도 적용할 수 있을 전망이다. 스마트폰은 동영상 감상, 인터넷 서핑, 앱 실행 등 다양한 기능을 사용하게 되는 까닭에 배터리 소모량이 피처폰에 비해 훨씬 커 고용량 고효율 배터리에 대한 필요가 커지고 있다.
이번 연구 성과는 화학과 재료 분야의 세계적 권위지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’ 에 9일 게재됐다.
yjc@heraldcorp.com
