단국대 연구진, 이차전지 성능 높이는 음극재 개발

사진=단국대

[이데일리 신하영 기자] 단국대 연구진이 이차전지 성능 개선이 가능한 음극재를 개발했다.

단국대는 이병선(사진) 파이버융합소재공학전공 교수팀이 이런 연구성과를 얻었다고 2일 밝혔다. 이번 연구에는 한국생산기술연구원과 미국 아르곤 국립연구소의 연구진도 참여했다. 연구 결과는 화공 분야 국제학술지(Chemical Engineering Journal) 온라인판에 게재됐다.

이 교수팀이 개발한 음극재는 기존 음극재보다 성능이 향상된 하드카본 계열의 탄소 음극재다. 음극재는 양극재와 더불어 이차전지에 들어가는 핵심 소재 중 하나다.

지금까진 이차전지에 흑연 음극재나 실리콘 음극재가 사용됐다. 이 가운데 흑연은 에너지 저장용량이 적고 급속 충전 시 화재 위험이 있다는 점이 단점이다. 실리콘 역시 충·방전을 반복할 경우 수명이 단축된다는 한계가 있다.

연구팀은 이런 문제를 해결할 음극재를 개발했다. 양극재에서 활용되는 구(球) 형태의 마이크로 이차입자에서 아이디어를 얻어 기존 하드카본 계열 음극재보다 출력·수명이 개선된 음극재 개발에 성공한 것.

연구팀 논문에 따르면 새로 개발한 음극재는 고속(18분) 충전 시 배러티 용량의 78%까지 충전이 가능하다. 더욱이 500회 이상 충·방전을 반복해도 초기 배터리 용량의 84%를 유지하는 것으로 나타났다.

이병선 교수는 “상용화된 양극 소재의 구조적 장점을 활용해 음극재를 새롭게 설계했다”며 “음극재의 입자 크기 조절이 가능해 양산 시 충분한 경쟁력을 확보할 수 있을 것”이라고 기대했다.