화학뉴스

국내 연구진이 수명이 길고 저렴한 전기자동차 배터리용 음극재를 개발했다.
한국연구재단은 전남대학교 신소재공학부 박찬진 교수 연구팀이 장기간 사용해도 성능이 유지되고 에너지 저장용량도 큰 차세대 리튬이온 2차전지(LiB: Lithium-ion Battery)용 게르마늄 음극재를 개발했다고 7월15일 발표했다.
최근 전기자동차 배터리 등에 사용되는 LiB 음극재로는 실리콘과 게르마늄이 주목받고 있다. 기존에 주로 사용해온 흑연에 비해 리튬 저장능력이 뛰어나고 고속 충·방전에 유리하기 때문이다.
다만, 급격한 부피 변화 때문에 충·방전을 반복할 때 성능이 떨어지는 단점이 있다.
게르마늄은 실리콘보다 리튬 확산속도가 100배 이상 빠르지만 제조단가가 높아 활용에 한계가 있다는 지적이 제기됐다.
연구팀은 게르마늄 표면에 탄소가 결합된 안정적인 구조의 LiB 음극재를 개발했다. 저가의 이산화게르마늄 용액과 산(Acid)을 혼합해 열처리하는 간단한 공정을 활용한 것으로 알려졌다.
게르마늄 음극재는 1000번 충·방전 시험 이후에도 초기 에너지 저장용량 99%를 유지했고 기존 속도의 100배인 고속 충·방전에는 초기 용량의 70% 이상을 확보한 것으로 나타났다.
연구팀 박찬진 교수는 “용량이 크고 오래 사용할 수 있는 게르마늄 음극소재 개발로 전기자동차, 모바일 기기, 축전시스템(ESS: Energy Storage System) 등에 최적화된 LiB를 개발할 수 있을 것”이라고 말했다.