고성능/고안정성 리튬음극 및 실리콘복합재 음극 설계 및 제조 연구
아이엘사이언스가 설립한 ‘차세대 이차전지 R&D 센터’(가천대소재)의 고재환 박사와 송성근 대표이사가 공동저자로 저술한 논문이 최고 권위의 국제 학술지 ‘카본(Carbon)’에 등재됐다.
‘차세대 이차전지 R&D센터’의 고재환 박사, 아이엘사이언스의 송성근 대표, 가천대학교 ‘전지 및 에너지 변환 연구소’(Energy Materials Lab)의 윤영수 교수 및 석사과정 강하은씨가 공동으로 저술해 발표한 논문의 제목은 ‘리튬이온배터리용 실리콘의 부피 팽창을 억제하고 전기 전도도를 높이기 위한 탄소 나노튜브와 그래핀을 활용하는 최근의 진전’이다.
아이엘사이언스와 가천대 연구진은 전고체 전지를 위한 차세대 음극(리튬음극, 실리콘음극)을 개발 중이며, 2019년부터 2023년까지는 실리콘음극 고성능화(부피팽창 억제, 실리콘함량 증대) 연구를 진행했다.
고재환 박사는 “실리콘은 높은 이론 비용량, 낮은 작동전위, 풍부한 자원 등이 장점으로 리튬과 마찬가지로 유망한 음극물질”이라며, “본 논문은 실리콘 음극의 고성능화를 위해 고강도/고전도성 카본나노 소재인 탄소 나노튜브와 그래핀을 활용한 최근 연구동향을 다루고 있다”고 소개했다.
탄소 나노튜브와 그래핀은 비교적 최근에 개발된 고강도/고전도성 탄소 동소체다. 관련 제조 방법이 발견된 후 다양한 산업에 적용하기 위한 시도들이 이뤄지고 있다. 특히 리튬이온배터리의 전극 제조 분야에서도 많은 연구들이 진행되고 있다.
이 논문에서는 고성능/고안정성의 실리콘 컴포지트(composite) 전극 개발을 위한 기능성 물질로서 탄소 나노튜브와 그래핀을 적용한 사례와 각 연구들의 평가 결과들을 정리했다. 아이엘사이언스는 이 논문에서 소개된 연구들을 토대로 나노튜브와 그래핀을 활용한 실리콘 컴포지트의 상용화에 적용한다는 계획이다.
아이엘사이언스 관계자는 “아이엘사이언스는 리튬이온배터리에서 가장 이상적인 음극물질인 리튬음극과 실리콘음극 개발에 주력하고 있다”며, “이 논문에서 다룬 카본나노 소재뿐만 아니라, 가천대 전지 및 에너지변환 연구센터에서 개발 중인 고성능 이온 전도체를 활용한 고성능/고안정성 실리콘 복합재 음극의 설계 및 제조도 산학협력을 통해 연구 중이다”고 밝혔다.
한편 논문이 실린 카본은 탄소재료 분야 및 저차원 탄소기반 나노구조를 전문으로 다루는 저널이다. 카본을 출간하는 엘스비어는 1880년 네덜란드 암스테르담에서 설립되어 144년의 역사를 자랑하는 과학, 기술, 의학 분야 전문의 아카데믹 퍼블리셔다.
헬로티 이동재 기자 |
