한국전기연구원(KERI·원장 김남균)이 16~17일 이틀간 밀양 햇살문화캠퍼스에서 열린 '제12회 나노융합산업전(나노피아 2025)'에서 미래 모빌리티 혁신을 위한 고용량·고안정 실리콘-그래핀 복합 음극재 기술을 전시했다.
이 기술은 친환경 전기차는 물론 선박, 드론, 로봇 등의 핵심 부품인 리튬이온 전지의 차세대 음극 소재인 실리콘의 단점을 그래핀 도입을 통해 보완해 상용화 가능성을 크게 높여 크게 주목 받은 기술이다.
실리콘은 기존 흑연보다 에너지 밀도가 10배나 높고 충·방전 속도도 빠르다는 장점이 있다. 문제는 충·방전 시 300% 수준으로 부피가 팽창해 안정성이 떨어지고 전기 전도도가 낮다는 점이다.
KERI는 이를 해결하기 위해 전도성이 매우 우수하고 전기 화학적으로도 안정된 그래핀을 실리콘과 복합화해 이상적인 리튬이온전지용 고용량 음극재를 제조했다.
실리콘·그래핀 복합 음극재 기술을 전기차에 적용할 경우 배터리 성능을 높여 주행거리를 약 20% 이상 늘릴 수 있을 것으로 기대를 모은다.
이 기술은 2021년 전기·전자 소재·부품 전문기업인 NHS에 착수기술료 11억원에 기술이전돼 현재 상용화를 준비 중이다.
함께 전시한 이차전지용 탄소나노튜브(CNT) 도전재 및 언더레이어(Under-layer) 코팅 집전체 제조기술은 꿈의 나노소재로 불리는 CNT를 이차전지 분야에 효과적으로 접목해 성능과 안정성을 획기적으로 높인 기술이다. 2023년 대솔신소재에 착수기술료 14억3000만원에 기술이전됐다.
KERI의 미래 모빌리티 배터리 및 전장부품용 금속·그래핀 복합전극 개발 성과는 '2022년 국가연구개발 우수성과 100선'에 이름을 올린 바 있다. 2024년에는 KERI 스마트전극 연구팀이 미래 모빌리티용 탄소나노소재 기반 스마트 에너지전극 기술로 출연(연) 우수 연구성과 과학기술정보통신부 장관상을 수상하기도 했다.
밀양=노동균 기자 defrost@etnews.com
