포스텍(총장 김도연) 연구진이 다공성 구조 무기 소재를 합성해서 리튬이온 전지에 적용하면 6분 만에 최대 75%까지 충전할 수 있는 전극 소재를 개발했다.
포스텍은 이진우 화학공학과 교수 연구팀이 계층형 다공성 구조 무기 소재를 간단하게 합성해서 리튬이온 이차전지에 활용할 수 있는 전극 소재를 개발했다고 15일 밝혔다.
물질 속 기공은 크기에 따라 2나노미터(㎚) 미만인 마이크로 기공, 2~50㎚ 미만인 메조 기공, 50㎚ 이상인 매크로 기공으로 나뉜다. 계층형 다공 구조는 다른 크기의 기공을 2개 이상 포함하는 구조다.
표면적이 넓고 물질을 전달하는 성능이 뛰어나 이차전지에 활용하면 효과가 좋다. 그러나 기공을 동시에 조절하려면 복잡한 방법을 거쳐야 하기 때문에 대량 생산이 어려웠다.
연구팀은 용매가 증발하는 조건을 조절, 블록 공중합체와 상 분리가 동시에 일어나도록 함으로써 이 물질을 합성하는데 성공했다.
이 기술은 티타늄 니오비윰 산화물뿐만 아니라 텅스텐이나 티타늄계 산화물 등 다양한 무기 소재에 적용할 수 있다. 연구팀은 전극 내 전해액 침투성을 높여 리튬이온이 더 쉽게 전달되도록 했다. 산화·환원 반응을 위한 표면적이 넓어져 충전 속도가 빨라졌다.
이진우 교수는 “계층형 다공성 무기 소재는 에너지 전극 소재로 많은 장점이 있었지만 복잡한 합성법으로 빛을 발하지 못한 소재였다”면서 “앞으로 추가 연구를 통해 리튬이온 이차전지뿐만 아니라 다양한 에너지 전극 소재 성능을 향상시킬 수 있을 것”이라고 기대했다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
