KERI, 리튬이온전지용 복합 음극재 대량 생산기술 개발

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이건웅 KERI 책임연구원(오른쪽)과 정승열 책임연구원이 새로 개발한 그래핀-실리콘 복합 음극재를 들고 포즈를 취했다.
<이건웅 KERI 책임연구원(오른쪽)과 정승열 책임연구원이 새로 개발한 그래핀-실리콘 복합 음극재를 들고 포즈를 취했다.>

국내 연구진이 리튬이온전지용 음극재 대량 생산기술을 개발했다.

한국전기연구원(KERI·원장 최규하)은 리튬이온전지용 '실리콘-그래핀 복합 음극재 대량 제조기술'을 개발했다고 30일 밝혔다.

개발 주역은 KERI 나노융합기술연구센터 소속 이건웅 책임연구원, 정승열 책임연구원, 박종환 선임연구원과 전지연구센터 소속 김익준 책임연구원, 양선혜 선임연구원(이하 연구팀)이다.

실리콘은 높은 에너지 밀도를 지닌 리튬이차전지용 음극재지만 전기 전도도는 낮고, 충전과 방전을 반복하면 부피가 팽창해 전지 성능을 떨어트리는 문제를 안고 있다.

연구팀은 전도성이 우수하고 전기화학적으로 안정된 그래핀을 실리콘 코팅층으로 사용, 이 같은 문제를 해결했다. 고가의 나노 실리콘 대신 값싼 마이크론(μm) 크기의 상용 실리콘을 전지에 적용, 제조 단가를 크게 낮췄다.

그래핀-실리콘 복합 음극재 분산용액 기반 파우치형 풀셀(앞)과 고전도성 그래핀(뒤)
<그래핀-실리콘 복합 음극재 분산용액 기반 파우치형 풀셀(앞)과 고전도성 그래핀(뒤)>

연구팀은 개발한 복합 음극재를 이용해 '파우치형 풀 셀'을 제작, 전기화학적 특성 검사까지 마쳐 상용화 기반을 마련했다.

이 기술을 상용화하면 연간 톤(t) 단위 이상의 실리콘-그래핀 복합 분말을 제조할 수 있다. 스마트폰용 배터리 약 2000만대, 200MWh 용량의 전기자동차 배터리를 생산할 수 있는 규모다.

특허 출원과 양산 기술 검증에 이어 현재 기술이전 업체를 탐색하고 있다.

이건웅 책임연구원은 “전기자동차용 배터리에 적용하면 주행거리를 20% 이상 늘릴 수 있다”면서 “전기차는 물론 에너지저장시스템, 방위산업, 우주·항공 등 고용량 리튬이온전지를 사용하는 분야의 경쟁력 향상에 크게 기여할 것”이라 말했다.

창원=임동식기자 dslim@etnews.com

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