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그래핀과 리튬배터리가 만나면...

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2014년 02월 03일 18:00 프린트하기

When Li-ion battery Met Graphene…….


국내 연구진이 그래핀을 이용해 리튬 이온 배터리의 효율을 획기적으로 높이는 기술을 개발했다.


 

서울대 공대 재료공학부 박병우 교수(사진)와 미국 버클리연구소 김천중 박사 공동연구팀은 그래핀이 균일하게 코팅된 티타늄산리튬(Li4Ti5O12, LTO) 음극전극 개발에 성공했다고 3일 밝혔다.


LTO 음극전극은 기존 전극과 비교해 충·방전시 효율성이 높아 차세대 음극 물질로 주목받아 왔으나, 낮은 전기전도도 때문에 상용화에 어려움을 겪었다. 그러나 연구팀은 ‘꿈의 신소재’라 불리는 그래핀과 접목시키는 방법을 착안해 이 같은 문제를 해결했다. 티타늄 산화물을 그래핀 산화물로 미리 코팅한 뒤 열처리를 해, 그래핀이 코팅된 LTO 합성에 성공한 것.


이번 기술은 기존의 그래핀 코팅 리튬-금속 산화물과 비교했을 때 균일하고 안정된 코팅막을 형성하고, 이렇게 만들어진 LTO은 단결정 성장이 가능하다. 충·방전 효율도 기존 방식으로 만들어진 것에 비해 상당히 높은 것이 확인됐다.


박병우 교수는 “이번 연구는 전도성을 갖는 물질을 LTO 표면에 코팅함으로써 LTO의 최대 단점인 비전도성을 극복했다는 의미를 갖는다”며 “이 기술을 적용한 리튬 배터리는 충전 속도도 빠르고 충전 가능 횟수도 늘어나, 휴대전화, 노트북, 전기자동차 등 다양한 분야에 쓰일 수 있을 것”이라고 말했다.


이번 연구는 ‘저널 오브 머티리얼스 케미스트리 A(Journal of Materials Chemistry A)’ 최신호 표지 논문으로 선정됐다.

 

흑연과 비슷한 결정 구조를 가진 한 개 층의 그래핀은 ‘꿈의 신소재’로 불린다. 이번 기술은 양의 전하를 띄게 만든 P25(이산화 타이타늄)에 음의 전하를 가지는 산화 그래핀을 정전기적 인력을 통해 P25에 산화 그래핀을 감싸게 한 후에 Li source인 Li2Co3를 이용해 열처리를 통해서 충방전 효율이 높은 LTO를 합성하는 것이다. - 서울대 공대 제공
흑연과 비슷한 결정 구조를 가진 한 개 층의 그래핀은 ‘꿈의 신소재’로 불린다. 이번 기술은 양의 전하를 띄게 만든 P25(이산화 타이타늄)에 음의 전하를 가지는 산화 그래핀을 정전기적 인력을 통해 P25에 산화 그래핀을 감싸게 한 후에 Li source인 Li2Co3를 이용해 열처리를 통해서 충방전 효율이 높은 LTO를 합성하는 것이다. - 서울대 공대 제공

유용하 기자

edmondy@donga.com

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