전기차 시대의 핵심! 금오공대 박철민 교수 연구팀 ‘고용량 리튬이온 전극소재’ 개발 <한국유통신문.com>

▲세계적으로 저명한 신소재 분야 대표 학술지 ACS Nano에 소개된 금오공대 박철민 교수 연구팀의 고용량 리튬이온 이차전지 관련 내용 설명

 

(전국= KTN) 김도형 기자= 5월 29일 특허청에 따르면 우리나라의 리튬이차전지 양극활물질 제조 관련 특허출원 건수는 2008년 이후 늘기 시작해 지난해까지 총 216건에 달했고, 리튬이차전지의 핵심 소재로 전지 성능을 좌우하는 '양극활물질' 특허경쟁이 치열하게 전개되고 있다.

 

한편, 리튬이차전지 소재 분야 특허 경쟁이 치열한 가운데 금오공과대학교(총장 김영식)는 신소재공학부 박철민교수 연구팀이 리튬이온 이차전지의 용량을 획기적으로 향상시킬 수 있는 ‘3차원 결정구조의 실리콘인화물(SiP2) 전극소재의 제조 기술 개발’에 성공했다고 15일 밝혔다.

 

▲국립금오공과대학교 박철민 교수

이번 연구 결과는 지난 달 31일 나노 신소재 분야의 대표 학술지인 ‘ACS Nano(Impact Factor: 13.334)’온라인판에 게재됐다.

 

해당 연구는 인하대 환경공학과 전기준 교수와 금오공대 신소재공학부 이철경 교수 및 권혁태 연구원(제1저자, 현 KIMS재료연구소)이 공동으로 참여했으며, 미래창조과학부 한국연구재단의 중견연구자 지원사업(도약연구)의 지원을 받았다.

 

▲인하대학교 전기준 교수

 

연구팀은 규소(Si)와 층상구조의 결정구조를 갖는 흑린(Black P)을 이용해 그 화합물인 3차원 결정구조의 실리콘인화물(SiP2)을 간단한 고체합성법으로 제조했으며, 이를 리튬이온 이차전지의 음극소재로 적용하여 고용량 리튬이온 이차전지를 개발하는데 성공했다.

 

특히 개발된 실리콘인화물(SiP2)은 리튬이온 이차전지의 고용량 음극소재뿐 아니라 화합물 반도체로서 전자산업 분야에도 그 활용도가 매우 높을 것으로 기대된다.
   
박철민 교수는 “3차원 결정구조를 갖는 실리콘인화물(SiP2)을 간단한 방법으로 제조했다. 특히, 이를 고용량 리튬이온 이차전지용 음극소재로 적용한 것은 기존의 실리콘의 개질에 치중되어 있는 고용량 리튬이온 이차전지 음극소재 관련 연구에 새로운 패러다임을 제시한 것”이라고 밝혔다.

 

 

 

▲3차원 결정구조의 실리콘인화물(SiP2)의 리튬이온 저장 및 탈리시의 반응메커니즘 모식도

 

또한 박 교수는 “앞으로도 지속적인 후속 연구를 통해 최적화된 고용량 및 고성능 리튬이온 이차전지의 실현을 위해 노력하겠다”고 덧붙였다.

 

박철민 교수는 지난해에도 ‘고에너지 밀도 및 우수한 전기화학적 특성을 갖는 차세대 이차전지 시스템’개발에 성공해, 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 온라인판에 게재됐으며, 차세대 이차전지 분야에서 세계적인 수준의 연구를 수행해 온 공로를 인정받아 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’의 편집위원에 선임된 바 있다.

 

리튬이차전지 관련 소재 연구 이모저모

 

디지털타임스에 따르면 양극활물질은 리튬이차전지에서 양극 전극에 사용되는 활물질로, 코발트나 니켈, 망간 등 복합산화물에 리튬이온을 저장한 물질로 이뤄져 있다. 음극활물질, 분리막, 전해액 등 리튬이차전지의 4대 소재 중 원가 비중이 가장 높고, 최종 성능에 큰 영향을 미친다. 양극활물질은 성분별로 상업화 초기부터 광범위하게 사용돼 온 리튬코발트산화물(LCO)계, 가격과 안전성이 우수한 니켈코발트망간산화물(NCM)계, 안전성과 수명이 우수해 최근 주목받는 리튬인산철(LFP)계, 리튬망간산화물(LMO)계 등으로 구분된다.

반용병 특허청 정밀화학심사과장은 "이차전지 수요가 전기차, 에너지저장장치 등 중대형 중심으로 커지고 있어 새롭고 우수한 특성을 지닌 양극소재 원천특허 확보가 필요하다"면서 "일본 기업과 경쟁할 수 있는 기초 소재기술 확보 노력이 지속적으로 요구된다"고 말했다

 

 

▲특허청 발표 한국과 일본의 연도별 양극활물질 특허출원 현황

 

 <한국유통신문 경북본부장 김도형> flower_im@naver.com>

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