지난해 노벨화학상을 받은 연구 내용인 분자 도르래 구조를 실리콘 전극에 적용, 이차전지 수명을 대폭 개선한 사례가 KAIST에서 처음으로 나왔다.
한국연구재단(이사장 조무제)은 최장욱·코스쿤 알리 KAIST 교수 연구팀이 분자 도르래 구조를 처음으로 도입해 고용량 이차전지 고분자 바인더를 개발, 세계 유수의 학술지인 사이언스 7월 21일자에 게재했다고 20일 밝혔다.
실리콘 음극은 상용화된 흑연 음극보다 리튬이온을 5배 이상 저장할 수 있다. 그러나 실리콘은 충전 과정에서 부피가 크게 늘어나 입자가 부서지거나 전극 전체가 벗겨지기도 한다. 이 때문에 실리콘 전근은 충·방전을 수십 회 반복하기 어려워 상용화가 불가능했다.
연구팀은 탄성인 높은 분자 도르래로 실리콘 전극을 안정감 있게 잡아 줘 부피 팽창이 500회 이상 반복해도 부서지거나 전극에서 떨어지지 않는다. 이렇게 개발한 전극 용량도 상용 수준인 3㎃h/㎠를 유지했다. 기존의 리튬이온전지 수준을 상회하는 성능이다.
최장욱 교수는 “지난해 노벨화학상을 받은 분자 구조를 고용량 이차전지 소재 개발에 처음으로 적용한 사례”라면서 “미래 전기자동차용 이차전지의 핵심 전극 기술로 적용될 것으로 기대된다”고 말했다.
김순기기자 soonkkim@etnews.com
