구본재씨, 상용화된 탄소계 음극소재 대체

신기술 ‘앙게반테 케미 국제판’ 발표

▲ UNIST 구본재씨(좌)와 최남순 교수
[한국대학신문 백수현 기자] UNIST 학부생인 구본재(친환경에너지공학부 4)씨가 리튬이차전지 실리콘 음극소재의 성능을 개선한 신기술을 개발했다.

UNIST(울산과기대, 총장 조무제)는 30일 구씨의 연구 결과가 세계적인 화학 저널인 <앙게반테 케미 국제판(Angewandte Chemie International Edition)>에 29일 소개됐다고 밝혔다. 논문의 제목은 ‘A highly crosslinked polymeric binder for high-performance Si negative electrode in Li-ion batteries(리튬이차전지용 고성능 실리콘 음극실현을 위한 형성기억형 그물구조 고분자)’이다.

‘리튬이차전지’란 현재 이차전지 시장에서 대부분을 차지하는 전지로, 한 번 쓰고 버리는 일차전지와는 달리 외부전원을 이용해 충전해서 반영구적으로 사용하는 전지다. 이번 기술 개발로 고에너지밀도를 요구하는 전기자동차 등에 사용되는 리튬이차전지의 충전 용량 개선 기반이 마련됐다는 평가다.

현재 상용화된 탄소계 음극의 경우 한계용량(372mAh/g)이 낮아 에너지 밀도를 높이는 것이 이슈였다. 구씨가 탄소계 음극소재 대비 전기화학적 성능이 뛰어나고 충전용량도 5배 정도 큰 실리콘 음극소재 성능을 개선하는 기술을 개발함으로써 고용량 실리콘 음극판 형성에 응용 가능성을 열었다.

구씨는 3차원 그물구조의 형상기억형 고강도 고분자를 실리콘 음극입자와 물리적ㆍ화학적으로 강하게 결합시켜 부피팽창을 효과적으로 억제함으로써 실리콘 음극의 전기화학적 성능 과 충전 용량을 획기적으로 향상시키는데 성공했다.

최남순 UNIST 친환경에너지공학부 교수는 “이번 연구에서 개발된 인공 고분자는 많은 전기에너지를 저장할 수 있는 실리콘 음극소재의 상용화를 앞당길 수 있는 중대한 소재기술이라는 점에서 의의가 있다” 고 말했다.

구씨는 “향후 UNIST 대학원에 진학해 실리콘 음극의 부피팽창 문제 해결과 이차전지 전해질 분야에 대해 연구할 것”이라고 밝혔다.

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