UNIST(울산과학기술원)는 에너지화학공학과 조재필(사진) 특훈교수팀이 고용량 음극 소재인 실리콘계열 소재의 내구성을 획기적으로 개선하는 합성기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이 기술로 합성된 음극소재는 실리콘 입자 크기가 작고, 이를 둘러싼 실리콘카바이드(SiC, 실리콘의 탄화물)가 실리콘을 보호하는 역할을 해 내구성이 뛰어나다.
실리콘은 리튬이온배터리에 널리 쓰이는 흑연소재 보다 이론적 용량이 10배나 크다.
조 교수팀의 합성법은 입자 크기를 1나노미터 이하(10억분의 1미터)로 줄일 수 있다. 비결은 기상증착과정 중 핵 성장 억제다. 음극재를 이루는 입자들은 씨앗 단계인 핵부터 핵에 원자들이 달라붙어 점점 커지는 성장 과정을 거쳐 하나의 입자(결정)로 완성된다. 이 때문에 핵은 많이 만들되, 핵 성장은 억제하면 입자를 작게 만들 수 있다.
공동 교신저자인 에너지화학공학과 곽상규 교수팀은 양자역학계산을 통해 이러한 핵 성장 억제 효과를 이론적으로 입증했다. 실리콘 입자를 둘러싼 실리콘카바이드는 내구성뿐만 아니라 배터리 용량도 높인다. 실리콘이 배터리 전해액과 반응하는 것을 막기 때문이다. 차형석기자
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