국내 연구진이 실리콘(Silicone)의 낮은 전기 전도도를 개선하는 기술을 개발했다.
UNIST는 이준희 에너지 및 화학공학부 교수팀과 박수진 POSTECH 화학과 교수팀이 공동 연구를 통해 저온에서 황이 도핑된 실리콘을 합성하는 기술을 개발했다고 밝혔다.
또 연구진은 해당 물질을 원자 단위에서 시뮬레이션해 전기 전도도가 개선된 반금속 성질을 가지는 것을 확인한 것으로 알려졌다.
현재 LiB(리튬이온전지)의 음극소재로는 전기 전도도가 좋은 흑연을 사용하고 있으나 이론적 용량에 한계가 있어 대체소재 개발이 진행되고 있다.
실리콘은 대체소재 가운데 중요한 후보이지만 전기 전도도가 낮고 충·방전 때 부피 변화가 커서 잘 깨진다는 문제가 있었다.
연구진은 실리콘의 단점을 해결하는 1% 도핑법을 개발했다.
저온에서 대량의 실리콘 입자에 황을 도핑하는 방법을 제안했으며 해당 방식으로 합성된 반금속 실리콘은 탄소 없이도 전기 전도도가 향상돼 고속충전이 가능했다.
또 반금속 실리콘은 내부에 황 사슬도 길게 도핑돼 리튬 이온의 확산속도를 높이는 데도 기여하는 것으로 알려졌다.
이준희 UNIST 교수는 “반금속 실리콘 소재는 탄소의 도움 없이도 빠르게 충전되고 오랫동안 사용할 수 있는 음극 소재의 특성을 확보한 최초의 기술”이라며 “단 1%의 도핑으로 실리콘 전극이 가진 거의 모든 문제점을 해결했다”고 강조했다. (K)