화학뉴스

국내 연구진이 실리콘(Silicone)을 저가에 대량 합성할 수 있는 기술을 개발했다.
UNIST 에너지 및 화학공학부의 곽상규 교수팀, POSTECH 박수진 화학과교수팀, 미국 북태평양 국가연구소(PNNL)이 공동으로 저온에서 실리콘을 합성하는 기술을 개발하고 원자 단위의 시뮬레이션으로 합성원리를 규명했다고 8월9일 밝혔다.
해당 기술을 응용하면 LiB(리튬이온배터리) 음극에 필요한 실리콘을 저코스트로 대량 합성할 수 있다.
LiB는 현재 음극물질로 흑연을 주로 사용하고 있으나 전기자동차(EV) 보급 확대로 대용량 배터리 수요가 신장함에 따라 용량이 흑연보다 10배 이상 높은 실리콘이 주목받고 있다.
실리콘 생산을 위해서는 금속을 이용한 실리카(Silica) 환원이 많이 사용되나 섭씨 수백도 이상의 높은 온도가 필요하며 코스트가 높아 대량 합성은 어렵다는 단점이 있었다.
이에 따라 공동 연구진은 실리콘과 금속의 화학 반응에 금속할로젠화물 촉매를 도입해 실리콘 합성 온도를 낮춤으로써 문제를 해결했다.
또 해당 현상을 원자 단위 시뮬레이션 과정으로 분석해 저온 합성 과정의 메커니즘을 규명했다.
금속할로젠화물 촉매를 도입하면 금속과 실리카가 반응을 일으키는데 필요한 활성화 에너지가 낮아져 실리콘을 쉽게 합성할 수 있다는 것을 밝힌 것이다.
이후 저온 합성법으로 만들어진 실리콘 음극재로 배터리를 만들고 충·방전 실험을 진행해 수백회 이상 충·방전을 반복해도 안정적인 전기화학적 특성을 유지할 수 있음을 확인했다.
해당 연구는 미래선도형 특성화사업(UNIST)과 LG화학의 지원, UNIST 슈퍼컴퓨팅 센터의 계산 자원으로 진행됐으며 결과는 Communications Chemistry 8월6일자에 게재됐다. <강윤화 기자>