리튬·전고체 안가린다… 금오공대 연구팀 '차세대 실리콘 음극재' 개발

국립금오공과대학교는 박철민 재료공학부 신소재공학전공 교수 연구팀이 리튬이온전지와 전고체전지에 모두 적용할 수 있는 '차세대 실리콘 기반 음극소재'를 개발했다고 2일 밝혔다.

실리콘은 상용 흑연보다 이론용량이 약 10배 높아 고에너지밀도 배터리 구현을 위한 대안으로 꼽힌다.

하지만 충·방전 시 부피가 300% 이상 팽창해 입자가 부서지거나 전극에 균열이 생기는 수명 저하 문제가 따랐다.

고체 전해질 기반의 전고체전지에서는 고체 간 불안정한 계면 접촉 탓에 성능 확보가 더 어려웠다.

연구팀은 실리콘 나노결정립을 여러 기능성 물질 내부에 균일하게 분산·고정하는 다중 매트릭스 설계로 한계를 돌파했다.

실리콘, 주석, 코발트를 반응시켜 비정질 주석과 코발트 실리사이드 복합 매트릭스 안에 나노 실리콘을 고르게 분산시켰다.

여기에 흑연과 비정질 탄소 코팅층을 추가해 최종 복합 소재를 완성했다....