국내 연구진이 리튬이온전지를 대체할 새로운 이차전지로 주목받고 있는 소듐이온전지의 음극용 복합소재를 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 녹색도시기술연구소 에너지융합연구단 최원창 박사(사진)팀은 소듐이온전지의 음극용 소재로 저렴하고 간단한 방법을 통해 고성능의 안티몬 입자들이 박혀있는 실리콘옥시카바이드 복합체를 합성하는데 성공했다고 25일 밝혔다.
연구진이 개발한 음극용 복합체는 합성 시 별도의 추가 화학물질 첨가 없이 실리콘 오일과 안티몬 파우더만을 이용해 실리콘옥시카바이드 소재 안에 안티몬 입자가 골고루 분산돼 있는 복합소재다.
안티몬 소재는 기존 리튬이온전지의 음극 소재인 탄소계 물질보다 2배 정도 높은 용량을 갖고 있다. 하지만 전지의 충·방전 과정에서 발생하는 물리적인 부피 팽창으로 인해 소재의 열화가 심각하다는 단점이 있었다.
연구팀은 이런 문제점을 해결하기 위해 액체 형태인 실리콘 오일 안에 고체 형태의 안티몬 나노입자를 분산시킨 후, 한 번의 열처리 공정을 통해 실리콘옥시카바이드·안티본 복합소재를 합성했다. 이 복합소재를 소듐이온전지의 음극소재로 적용한 결과, 250회 이상 전지를 충·방전시키는 동안 97% 성능을 유지하는 것으로 확인됐다.
최원창 박사는 "실리콘 오일을 이용한 복합체 합성법은 안티몬 뿐만 아닌 다른 합금계 음극 소재에 적용이 가능해 다양한 이차전지 복합 음극소재를 개발할 수 있다"고 설명했다.
