한국전기연구원(원장 최규하)이 개발한 '실리콘-그래핀 복합 음극재 대량 제조기술'은 전기차용 리튬이온전지 주요 소재인 실리콘의 단점을 보완하면서 저렴한 가격을 구현한 음극재 제조기술이다.
이 기술은 향후 친환경 전기자동차, 에너지 저장시스템, 우주항공 등 분야에 폭넓게 활용할 수 있다.
실리콘은 차세대 리튬이온전지 음극재로 주목받고 있지만 전기 전도도가 낮고, 충·방전을 반복할 경우 팽창하는 문제가 있다. 입자가 부서지거나 전극이 벗겨져 전지 성능이 감소하는 경우도 생겨 상용화가 쉽지 않다.
전기연 연구팀은 그래핀을 활용해 문제를 해결했다. 강도가 우수한 그물망 구조 그래핀 코팅층을 활용해 실리콘 부피팽창과 성능 감소를 억제했다.
이 기술의 최대 강점은 가격 경쟁력이다. 연구팀은 그동안 써온 값비싼 나노 실리콘 대신에 저렴한 마이크로미터(㎛) 크기의 상용 실리콘을 활용했다. 또 오랜 노하우를 집적한 고전도성 그래핀 분산기술을 적용해 복합 음극재를 대량 제조할 수 있게 했다.
연구팀은 기술 상용화 시 연간 톤 단위 실리콘-그래핀 복합체 분말을 제조할 수 있을 것으로 보고 있다.
기술 완성도는 기술준비수준(TRL) 기준 6단계다. 연구팀은 이미 파일럿 규모의 시제품을 구축한 상태다. 관련 특허로는 네 건을 출원해 두 건의 등록을 마쳤다.
이건웅 박사는 “뛰어난 안정성과 전도성을 보이면서 가격경쟁력도 우수한 복합 음극재 기술을 확보했다”며 “다양한 전기전자 소자 응용이 가능하다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
