헬로티 이동재 기자 | 국내 연구진이 기존 리튬이차전지용 실리콘 음극재 대비 뛰어난 전기화학적 성능과 합성 공정이 간단한 실리콘-구리-탄소 복합 음극재를 개발했다. 향후 이차전지의 에너지 밀도를 비약적으로 향상시킬 것으로 기대된다. 광주과학기술원(GIST) 에너지융합대학원 김형진 교수 연구팀은 차세대 리튬이차전지용 음극으로 주목받고 있는 실리콘 음극의 성능과 내구성을 개선했다. 실리콘 음극은 기존의 흑연 음극보다 이론적으로 10배가 넘는 에너지 밀도를 갖고 있을 뿐 아니라 경제적이고 친환경 소재로 차세대 음극으로 주목받고 있다. 특히 대용량 에너지저장장치 및 전기차와 같은 높은 에너지 밀도와 출력 밀도를 요구하는 중대형 에너지 저장장치로 활용이 가능해 세계 각국에서 개발을 위한 경쟁이 치열하다. 그러나 실리콘의 비전도성 특성, 충‧방전 과정에서 실리콘의 부피팽창으로 인한 낮은 수명은 상용화에 걸림돌로 작용하고 있다. 최근 실리콘 음극의 성능 개선을 위한 재료 연구가 진행되고 있으나, 보다 실용적인 성능향상을 위해서는 생산단가가 낮고 대량 생산이 가능한 기술에 대한 연구가 필요하다. 실리콘 음극 상용화를 위한 실용적이고 대량 생산 가능성을 고려한 기술에 대한
헬로티 함수미 기자 | 고려대학교 KU-KIST융합대학원 윤영수 교수 연구팀이 리튬이차전지의 용량과 안정성을 모두 확보하는 연구 결과를 내놓았다고 밝혔다. 연구팀은 차세대 리튬금속전지의 음극용 소재로 주목받고 있는 2차원 신소재 맥신(MXene) 표면에서 리튬 금속 핵생성과 성장 메커니즘을 관찰했다. 고체상 전극-전해질 계면에서 균일한 리튬 증착 메커니즘 규명을 통해 기존 리튬이온전지의 10배 이상 높은 용량을 확보하면서도 안정성 또한 확보했다. 웨어러블, 전기차, 지능형 로봇 등의 첨단 전자 기기는 우리의 일상생활에 깊숙이 들어와 있다. 향후 사물인터넷과 빅데이터 등을 통해 인공지능과 연결되어 더욱 활용도가 높아질 전망이다. 이러한 첨단 시스템을 구축하는 과정에서 고용량의 전지 등 전력원을 개발하고 확보하는 것이 필수적이다. 현재 전력원으로 널리 사용되고 있는 리튬이온 배터리는 높은 에너지 효율과 우수한 물리화학적 안정성을 가질 뿐만 아니라 높은 에너지 밀도를 가지고 있다. 그러나 점점 활용도가 높아지는 최신 전자기기들은 현재 시스템보다 훨씬 더 높은 에너지 및 전력을 필요로 한다. 기존의 리튬이온전지는 흑연과 같은 무거운 재료를 포함해 높은 전력을 확보하
ⓒGetty images Bank [헬로티] 갤럭시노트7의 연이은 폭발사고로 인해 소비자들의 불안감이 고조되고 있는 가운데, 화재나 폭발 위험이 없는 안전한 리튬이차전지에 대한 관심 역시 높아지면서 관련 기술개발이 활발하게 진행되고 있다. 특허청에 따르면 2006년 이후 최근 10년간 고체전해질 이차전지 관련 PCT 국제출원은 219건이었다. 2010년까지 10여건 정도에 불과했지만 2011년 이후 2배 이상 급증하고 있는 추세로 지난해는 50건의 특허가 출원됐다. 리튬이차전지는 스마트폰, 노트북, 디지털 카메라 등 휴대용 전원으로 널리 활용되는 전지로 에너지밀도가 높고 수명이 긴 것이 특징이다. 현재는 주류를 이루었던 휴대기기용 소형전지를 뛰어 넘어 전기자동차용의 전원, 중대형 에너지 저장장치 등으로 분야를 확장하고 있다. 기존 리튬이차전지에 사용되는 액체전해질은 전해액의 분해반응 등으로 인해 발화, 폭발의 위험성이 존재했다. 이러한 단점을 해결하기 위해 관련업계에서는 고체전해질로 대체하고 있다. 출원된 기술로는 ▲안정성은 우수하지만 낮은 이온전도도와 고온 열처리 공정시간이 긴 산화물(oxide)계 소재가 67건(30.6%) ▲이온 전도도는 높지만 수분과
웨어러블 시대 실현의 가장 큰 걸림돌 전원 문제 해결했다 IoT, 웨어러블 기기의 시대가 오고 있지만, 관련 기술은 이에 미치지 못하는 것처럼 보인다. 최근 국내 연구진에 의해 원하는 사물 위에 간단한 프린팅 공정을 이용하여 전지를 제조함으로써, 기존 기술로는 도달하기 힘든 높은 수준의 디자인 다양성이 확보된 신개념 플렉시블 리튬이차전지가 개발됐다. 이 글에서는 관련 연구 내용과 이로 인한 기대효과에 대해 기술한다. 최근 웨어러블 컴퓨터, 플렉시블 디스플레이 및 두루마리 전자 종이 등 미래 웨어러블 기기 및 사물인터넷을 작동시키는 데 필요한 전원으로서, 다양한 모양으로 쉽게 변형할 수 있는 플렉시블(flexible) 전지가 크게 주목받고 있다. 현재 상업화된 리튬이차전지는 시트(sheet) 형태의 양극, 음극 및 분리막을 서로 포개어 모은 후, 정해진 규격의 포장재 케이스에 넣고 액체전해질을 주입하여 제조되는 형태다. 이러한 기존 전지 구조로는 앞서 언급한 다양한 디자인을 요구하는 차세대 기기들의 전원으로 적용되는 데 한계를 보이고 있는 실정이다. 이러한 기존 전지 구조의 한계로 인해, 스마트폰을 포함한 전자 기기들은 전지가 삽입될 공간을 미리 확보하는 형태
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