울산과학기술대학교(UNIST) 조재필 교수를 비롯한 국내 연구팀이 실리콘 나노 튜브를 이용해 리튬2차전지의 용량을 50% 이상 높이면서 수명은 상용화 수준인 90%로 개선하는 원천기술 개발에 성공했다.
UNIST는 조재필 교수팀이 수십 마이크론의 산화물 또는 고분자주형틀에 실리콘 전구체를 용액으로 넣은 후 이를 고온에서 열처리 및 산처리를 통해 제거하는 방식으로 길이 10마이크론 이상, 직경 200나노미터에 외벽두께는 40나노미터인 나노튜브를 합성해내는데 성공했다고 14일 밝혔다.
실리콘은 현재 리튬2차전지의 음극소재로 사용하고 있는 흑연 대비 용량을 10배 이상 높일 수 있지만 리튬과 반응 시에는 부피 팽창으로 인해 리튬의 저장 능력이 급격하게 떨어지는 단점을 안고 있었다. 이러한 문제를 조 교수팀은 실리콘을 나노튜브 형태로 합성해 해결 한 것. 전세계적으로 고순도 실리콘을 나노튜브 형태로 합성에 성공한 예는 이번이 처음이다.
이 연구 결과는 나노화학 분야의 세계적 권위지인 나노레터스(Nano Letters)지 9월 12일자 온라인 속보판에 게재됐다.
조재필 교수는 “고순도 실리콘 나노 튜브는 기존 나노입자 대비 표면반응성이 수십배나 뛰어나 튜브 표면에 특정 항체를 붙여 생체 물질 탐침으로도 사용 가능하다”고 말했다.
한편, 이 기술은 LG화학기술원과 공동으로 국내 특허 출원을 완료했고, 현재 전세계 13개국에 특허 출원을 진행 중이다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.co.kr
