구미 금오공대 박철민 교수 연구팀, '신개념 리튬화합물 음극 소재' 개발

차세대 고성능 이차전지 음극 소재, 상용화 가능성 높아

박철민 금오공대 신소재공학부 교수. 금오공대 제공

금오공과대학교는 신소재공학부 전지신소재연구실 박철민 교수 연구팀이 '고성능 리튬이차전지용 신개념 리튬화합물 음극 소재' 개발에 성공했다고 4일 밝혔다.

고용량의 이차전지를 구현하기 위해선 이론용량이 높은 리튬 금속 및 실리콘을 음극 소재로 사용해야 하지만 현재 상용화되는 흑연 음극 소재는 제한적 용량으로 인해 고용량 이차전지를 구현하는 데 어려움이 있다.

리튬 금속은 금속 자체의 높은 반응성으로 인해 안전성에 대한 우려가 있고, 실리콘 음극은 충전 및 방전 시 수명이 저하되는 한계를 가진다. 또 이러한 음극들은 초기 충전 시 일정량의 리튬이온이 영구 손실되는 문제도 있다.

박 교수 연구팀이 새롭게 제안한 리튬화합물 음극 소재는 기존 상용화된 음극 소재들과 비교해 더 높은 초기 효율과 용량, 출력 특성을 보였다. 또 리튬화합물 음극은 일반적인 대기 중에서도 높은 안정성을 보인 점이 주목할 만하다. 박 교수 연구팀은 이와 관련한 특허 2건도 출원했다.

박 교수는 "이번 성과는 리튬이차전지가 리튬을 포함하는 양극소재 및 리튬을 포함하지 않는 음극소재로 구성된다는 기존 사고의 틀을 벗어나는 것으로, 이차전지 전극 소재 관련 연구에 새로운 패러다임을 제시하고, 고성능 음극 소재의 상용화에도 크게 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

관련 연구는 지난 9월 말 나노소재 분야 세계적 권위지 'ACS Nano' 온라인판에 게재됐으며, 연구 결과의 중요성을 인정받아 표지논문으로 선정됐다.

나노소재분야 세계적 권위지 'ACS Nano' 온라인판에 게재된 금오공대 신소재공학부 박철민 교수 연구팀의 '고성능 리튬이차전지용 신개념 리튬화합물 음극 소재' 관련 논문 커버. 금오공대 제공