동아대 이정규 교수팀, 실리콘 기반 차세대 고용량 리튬이차전지 시스템 개발

전기자동차 적용 시 한 번 충전으로 최대 300km 주행

동아대 이정규 교수.

아주경제 이채열 기자 = 동아대학교 화학공학과 이정규 교수팀이 실리콘 소재를 기반으로 에너지 밀도가 높고 수명이 크게 향상된 차세대 고용량 리튬이차전지 시스템을 개발했다.

이정규 교수팀은 이번에 개발한 ‘실리콘 기반 음극소재’와 한양대 에너지공학과 선양국 교수팀이 개발한 ‘Ni 함량이 높은 고용량 양극소재’를 이용해 에너지밀도가 높고, 수천 번 충방전이 가능한 리튬이차전지 시스템을 개발하는 데 성공했다.

이 시스템은 고용량 실리콘 기반 음극소재와 양극소재를 사용해 리튬이차전지의 에너지밀도를 240～270Wh/kg으로 향상시켰으며, 이를 전기자동차에 적용할 경우 한 번 충전으로 최대 300km까지 주행할 수 있다.

현재 상용되고 있는 리튬이차전지의 에너지밀도가 약 150Wh/kg에 주행거리는 160km 정도임을 감안하면 이는 엄청난 성과다.

특히, 이정규 교수팀은 실리콘 소재의 단점으로 지적되어 온 짧은 수명을 실리콘·탄소 나노복합체 내부에 소량의 그래핀을 균일하게 분산시킴으로써 이차전지의 수명을 획기적으로 늘렸다.

이정규 교수는 “실리콘 소재를 기반으로 한 차세대 고용량 리튬이차전지의 상용화 가능성을 확인했다”며, “이번에 개발된 실리콘 소재의 대량제조를 위해 소재 제조공정 단순화와 최적화 연구를 계속 이어갈 것”이라고 밝혔다.

한편, 미래창조과학부 기후변화대응기술개발사업의 지원을 받아 진행된 이번 연구의 성과는 화학 및 재료분야의 권위 학술지인 ‘Advanced Functional Materials’ 2월호 온라인판에 게재됐다.