에기연 장보윤 박사팀 개발
전지 충·방전 효과 획기적 향상
상용·제품화 테스트 등 진행
전지 충·방전 효과 획기적 향상
상용·제품화 테스트 등 진행
장보윤 박사팀 제공
■ 2016 중소기업에 날개가 될 사업화 유망 히든테크
(2) 리튬이차전지용 규소산화물 음극소재 기술
리튬 이차전지 시장은 전기차와 에너지저장시스템(ESS) 등 중대형 이차전지 수요 증가로 새로운 성장기에 접어들고 있다. 전 세계적으로 이 시장을 선점하기 위한 차세대 리튬이차전지 연구 개발이 활발한 가운데, 국내 연구진이 새로운 음극소재 기술을 개발해 상용화를 준비하고 있어 주목된다.
현재 리튬 배터리의 음극 소재로 쓰이는 탄소는 이론 용량이 372mAh/g으로 높지 않아 차세대 고용량 리튬이차전지를 개발하기 위해선 새로운 음극소재 개발이 필요한 상황이다. 이를 해결할 대체 소재로 현재 상용화된 유일한 소재가 규소산화물(SiOx)이다. 규소산화물은 약 1000∼1500mAh/g의 이론 용량을 갖고 있을 뿐만 아니라 용량 유지율도 우수한 것으로 알려졌다. 하지만 제조 방식과 공정 조건에 따라 다양한 미세구조를 갖는 규소산화물이 존재하기 때문에 특성 향상을 위한 연구개발이 계속해서 진행되고 있다.
한국에너지기술연구원 장보윤 박사팀은 '전자기 유도 용융법'과 '대기압 휘발 응축법'을 적용해 저비용으로 단시간 내에 30㎚ 이하의 고순도 규소산화물 나노 분말을 제조하는 기술을 개발했다. 탄소로 코팅한 'SiOx-C' 입자를 리튬이온전지의 음극 재료로 활용할 경우, 탄소산화물의 우수한 용량 유지율과 탄소 코팅을 통한 전기전도성 향상효과가 합쳐져 전지의 충·방전 효율을 보다 높일 수 있다. 이 기술은 이차전지 음극소재뿐 아니라 전기차와 ESS에 쓰이는 배터리 소재로도 활용할 수 있다.
앞으로 장 박사팀은 연구성과실용화진흥원의 연구성과사업화지원사업을 통해 기술 상용화를 위한 SiOx-C 복합화 기술 개발과 음극 소재 제품화를 위한 수요기업 양산 적용 테스트 및 품질 평가 작업을 진행할 예정이다.
장보윤 박사는 "친환경 자동차로 주목받는 전기차의 리튬이차전지 시장이 연평균 20%씩 성장할 것으로 전망되고 있는 가운데 국내 기업들이 글로벌 시장에서 선두 자리를 확고히 하기 위해선 핵심 소재와 차세대 전지 개발이 시급하다"며 "현재 우리나라 리튬 이차전지 원천기술 및 소재 기술 수준은 일본 기업의 50∼70% 수준으로 평가되고 있어 소재의 신뢰성을 확보할 수 있는 추가 연구개발이 필요하다"고 말했다.
남도영기자 namdo0@
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