리튬이차전지의 핵심 음극소재인 고용량 금속계 나노선(Nanowire) 합성기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
금오공대 조재필 교수팀은 휴대폰과 노트북 등 모바일기기의 리튬이차전지 용량과 충전을 획기적으로 개선할 수 있는 나노선 합성기술을 개발했으며, 이번 연구결과가 세계적인 나노분야 전문저널인 ‘나노레터(Nano Letters)’ 인터넷판에 속보판으로 게재됐다고 31일 밝혔다.
이 기술의 핵심은 반도체성 주석(Sn)과 게르마늄(Ge)의 금속 화합물을 나노선으로 합성함과 동시에 표면에 5㎚ 이하의 카본 층을 형성하는 것이다.
조재필 교수는 “현재 개발중인 음극소재로는 2012년쯤 용량의 한계에 부딪힐 것으로 예측된다”며 “이번 고용량 금속계 나노선 합성기술은 리튬이차전지의 용량한계와 충전시간을 극복하는 핵심 기술이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
기존 반도체성 나노선 합성을 위해서는 촉매나 기판을 필수적으로 사용해야하지만 이 기술은 나노 분말을 합성 초기에 선 형태로 배양, 진공열처리해 나노선으로 합성하는 기술로, 기존 방법보다 합성이 쉽고 불순물 제거 공정이 필요치않은 장점이 있다.
이 나노선은 구형의 실타래 형태로 뭉쳐져 있기 때문에 전극으로 제조하기가 쉬울 뿐 아니라 용량은 1000mAh/g이상 구현이 가능하고, 5분 이내에 초기 용량의 90%까지 급속 충전할 수 있다. 현재 개발중인 금속계 물질과 비교하면 용량에서는 30% 이상, 급속 충전시간도 80% 이상 획기적으로 향상시킨 것이다.
이번 기술은 특히 e페이퍼나 휴대용 나노 바이오센서, 체외인공장기, 생체용 전원장치의 박형화와 더불어 음극 용량의 한계 기술인 2000 mAh/g급 고용량을 동시에 해결하는 원천기술로 평가받고 있다.
구미=정재훈기자@전자신문, jhoon@
