국내 연구진이 차세대 배터리의 수명 저하 문제를 해결하는 기술을 개발했다.
포항공대(포스텍)은 화학공학과・배터리공학과 김원배 교수, 화학공학과 강송규 박사, 배터리공학과 김현주 석사 연구팀이 탄소나노섬유에 특수 화학 작용기를 붙여 실리콘(Si) 배터리의 구조를 튼튼하게 잡아주는 다기능 소재를 개발했다고 밝혔다.

실리콘은 다른 소재보다 무게당 많은 전기를 담을 수 있어 차세대 배터리 유망주로 꼽히고 있으나 충・방전을 반복하면 부풀었다가 쪼그라들기를 반복하면서 입자가 깨지면서 용량이 줄고 수명이 짧아지는 단점이 있다.
연구팀은 실리콘의 큰 부피 변화를 견디면서도 얇고 균일한 보호막을 유지할 수 있게 탄소나노섬유에 설폰산(Sulfonic Acid)기를 붙였다.
설폰산기는 실리콘 표면과 강하게 맞잡아 부풀고 줄어드는 중에도 전기 통로가 끊기지 않게 붙잡아 주는 효과가 있다.
아울러 설폰산기가 지닌 강한 극성은 전해질 첨가제를 실리콘 곁으로 끌어당겨 실리콘 표면에 불화리튬이 풍부한 튼튼한 보호막이 우선 형성된다. 결과 실리콘을 안정적으로 감싸면서 리튬이온이 원활하게 드나들 수 있게 된다.
연구진이 개발한 소재를 적용한 실리콘 배터리는 300번의 충・방전 사이클 후에도 용량의 94.2%를 유지하는 것으로 나타났다.
포스텍의 연구 성과는 고성능 실리콘 배터리 개발에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대되고 있다.