동아사이언스

국내 연구진이 전기차 배터리 용량을 늘리고 충전속도를 빠르게 할 수 있는 배터리 음극 소재인 ‘실리콘’을 실용화할 수 있는 기술을 개발했다. 포스텍은 박수진 화학과 교수 연구팀이 유자형 울산과학기술원(UNIST) 교수 연구팀과 공동연구를 통해 음극 소재를 용매에 분산시키고 극판에 접착시키는 ‘천연 고분자 바인더’를 개발했다고 6일 밝혔다. 실리콘은 전기차용 배터리의 기존 음극 소재인 흑연보다 배터리 용량과 충전 속도를 높일 수 있지만 전기 전도도가 낮고 충방전시 부피가 3배 이상 팽창해 물질 간 연결이...

국내 연구진이 올해 노벨 화학상 수상에 빛나는 리튬이온전지보다 이론상 에너지 밀도가 10배 가량 높다고 알려진 리튬금속전지의 안정성을 높이는 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 조원일 에너지저장연구단 책임연구원 연구팀이 리튬금속전지의 물리화학적 불안정성을 제거할 리튬-알루미늄 합금 기반의 새로운 음극재를 개발했다고 17일 밝혔다. 전해질 시스템을 최적화해 기존 리튬이온전지보다 수명을 2배 끌어올리는 데도 성공했다. 리튬금속전지는 리튬금속을 음극으로 사용하는 전지다. 음극 물질 중 에너지 밀도가 높아 경량...

전기차 시장이 활성화하며 고성능 리튬이온전지 수요가 늘어나고 있다. 리튬이온전지용 음극소재로 보통 흑연이 쓰인다. 과학계에선 전지 용량을 흑연보다 이론상 10배 이상 높일 수 있는 실리콘으로 대체하려는 연구가 활발하다. 그러나 충방전시 실리콘이 팽창하며 구조가 붕괴돼 성능이 떨어지는 현상이 문제였다. 박민식 경희대 정보전자신소재공학과 교수와 문장혁 중앙대 에너지시스템공학부 교수, 김정호 호주 울런공대 교수 등 공동연구팀은 규칙적 패턴이 반복되는 다공성 3차원 나노구조체인 ‘자이로이드’ 구조의 차세대 리튬...

13일 오후 서울 성북구 안암동 고려대 이공계 캠퍼스. 전기전자공학부 연구실이 모여 있는 공학관 건물을 나와 1분 정도 걷자 건물과 건물 사이에 야트막한 가건물이 나타났다. 무심코 지나치기 쉬운 허술한 건물이지만 이곳에선 X선 의료 장비 역사를 새로 쓸 새로운 개념의 X선 부품 개발이 한창이다. 이철진 고려대 전기전자공학부 교수의 ‘나노전자공학 연구실’이다. 이 교수는 최근 X선 장비의 핵심 부품인 ‘X선 튜브’의 성능을 대폭 개선한 ‘차세대 X선 튜브’ 개발에 성공했다. 미국과 일본이 주도하는...

5년 이상을 사용해도 충전 및 방전 성능이 초기의 93%까지 유지되는 새로운 배터리의 전극 소재를 국내 연구팀이 발견했다. 작동 원리까지 자세히 밝혀, 고성능 장수명 배터리 개발에 도움이 될 것으로 기대된다. KAIST는 육종민 신소재공학과 교수와 박재열 연구원팀이 현재 널리 쓰이는 리튬이온 배터리의 대안으로 연구되고 있는 ‘나트륨(소듐) 배터리’의 전극 소재로 황화구리를 제안하고, 그 원리까지 밝혔다고 30일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 6월호에 발표됐다. 나트륨 배터리는 지구에...

전기차 배터리에 쓰이는 리튬이온 배터리의 충전 속도와 용량을 개선한 새로운 소재가 개발됐다. 포스텍 화학과 박수진 교수와 류재건 연구원, 울산과학기술원(UNIST) 로드니 루오프 특훈교수(IBS 다차원탄소재료연구단장)와 빈왕 자연과학부 연구원 연구진은 ‘흑연 음극 소재’를 대체할 새로운 구조의 ‘실리콘 음극소재’를 개발했다고 6일 밝혔다. 이번 연구는 나노 분야 국제학술지 ‘ACS나노’ 2월 26일자에 소개됐다. 음극소재는 충전된 리튬이온 배터리에서 리튬 이온과 전자를 품고 있는 ‘음극...

휴대전화나 노트북 컴퓨터, 전기차 등에 주로 사용되는 ‘리튬이온배터리’의 가격을 큰 폭으로 낮출 수 있는 기술을 국내 연구기관이 개발했다. 한국전기연구원(전기연) 창의원천연구본부 이건웅 책임연구원팀은 ‘리튬이온전지용 실리콘-그래핀 복합 음극재 대량 제조기술’을 개발했다고 30일 밝혔다. 주요 소재인 ‘실리콘(Si)’의 단점을 보완하면서, 저렴한 가격으로 복합 음극재를 제조할 수 있는 기술이라 국내 중소·중견 업체들도 쉽게 접근 가능할 것으로 보인다. 현재 리튬이온전지의 음(-)전극을...

나트륨이차전지의 성능을 개선할 새 음극 소재가 개발됐다. 리튬 대신 쉽게 구할 수 있는 나트륨을 활용한 차세대 이차전지 상용화게 기여할 전망이다. 한국연구재단은 김도경 한국과학기술원 교수 연구팀이 게르마늄 황화물 전극을 개발하고, 전기화학적 구동 원리를 규명했다고 12일 밝혔다. 현재 이차전지는 주로 리튬을 원료로 사용한다. 희소 자원인 리튬을 대체할 소재로 나트륨이 주목받고 있지만 아직 성능이 리튬이차전지에 미치지 못 한다. 리튬이차전지의 음극으로 쓰이는 흑연이나 고용량 실리콘, 전이금속 산화물 등을 나트륨이차전지에...

국내 연구팀이 배터리 핵심 소재 중 하나인 분리막을 늘이는 기술을 개발, 고무처럼 '늘어나는 배터리'를 만들었다. 웨어러블 기기 등에 유용하게 쓰일 전망이다. 울산과학기술원(UNIST)은 고무처럼 늘어나는 신소재로 분리막을 만드는데 성공했다고 28일 밝혔다. 배터리는 양극과 음극, 그 사이에 들어가는 분리막과 전해질로 이뤄진다. 분리막은 배터리의 양극과 음극 사이를 분리해 둘의 접합으로 인한 화재 위험을 방지하고, 이온의 이동 통로를 제공한다. 그동안 늘어나는 배터리 연구는 주로 전극 물질이나 배터리 시스템 변형에 초점...

국내 연구진이 전기자동차, 휴대폰 등에 들어가는 리튬이온전지의 용량은 2배로 늘리고 핵심 소재의 제조 단가는 상용 제품 대비 반값으로 낮추는 데 성공했다. 한국에너지기술연구원은 리튬이온전지의 음극재로 쓸 수 있는 산화규소(SiOx) 나노입자를 저렴하게 제조하는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 기존에는 리튬이온전지의 음극재로 흑연이 주로 쓰였지만, 성능 향상에 한계가 따르면서 규소(Si) 계열 물질이 주목을 받고 있다. 그 중에서도 입자의 직경이 10~20㎚(나노미터·1㎚는 10억 분의 1m) 수준인 산화규소 나노입자는 흑연을 썼...