국내 연구진이 충전 속도를 기존 대비 7배 향상시킨 리튬이온 2차전지(LiB: Lithium-ion Battery) 소재를 개발했다.
미래창조과학부는 포항공과대학(POSTECH) 화학공학과 이진우 교수와 황종국 박사과정 연구원이 메조-메크로 기공이 동시에 분포하는 LiB 소재를 개발했다고 11월19일 발표했다.
서로 다른 크기의 기공을 가진 소재는 전달속도가 빠르고 반응이 일어나는 표면적이 넓은 등의 장점이 있지만 크기가 서로다른 주형을 단순 혼합하는 방식이기 때문에 기공 구조가 불규칙하고 합성공정이 매우 복잡하다는 한계가 있다.
연구팀은 원료 물질을 혼합하고 열처리하는 비교적 간단한 공정을 통해 2-50나노미터 크기의 메조 기공 구조체에 50나노미터 이상의 매크로 기공이 동시에 분포하는 무기질 산화물을 만들었다.
다공성 산화물을 음극재로 적용한 LiB는 기존에 비해 충·방전 속도가 7배 이상 우수한 것으로 확인됐다.
연구팀 이진우 교수는 “개미집처럼 연결된 매크로 기공을 통해 전해질과 이온의 전달 속도가 월등히 개선됐기 때문”이라며 “차세대 성장동력으로 주목받는 축전시스템(ESS: Energy Storage System) 등의 성능을 크게 개선할 수 있는 기폭제가 될 것”이라고 강조했다.
이어 “후속 연구가 제대로 이루어지면 5년 이내에 상용화 기술을 확보할 수 있을 것”이라고 말했다.
연구는 미래창조과학부가 추진하는 중견·일반연구자 지원 사업 등의 지원으로 수행됐으며 연구 결과는 화학 분야 국제학술지인 Journal of the American Chemical Society 온라인판 10월22일자에 게재됐다.