한번 충전만으로 휴대폰이나 노트북을 장시간 사용하고, 고출력이 요구되는 전기자동차에 활용할 수 있는 고효율 2차전지 나노소재 제조 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

16일 한국과학기술연구원(KIST, 원장 금동화)에 따르면, 에너지재료연구단 김일두 박사팀은 대용량/고출력 전지 특성을 갖는 나노섬유 전극소재를 적은 비용으로 손쉽게 대량 생산할 수 있는 신기술을 개발, 본격적인 상용화 준비에 들어갔다.

KIST는 최근 (주)AMO(대표 김병규)와 ‘이 2차전지 소재 제조기술’에 대한 통상 실시 계약을 체결했다. (주)AMO는 KIST로부터 전극활물질 원천 제조기술을 이전받아 고출력, 고용량 2차전지를 양산하기 위한 공정개발에 착수한 뒤, 2-3년 내에 다양한 2차전지 응용제품을 출시할 계획이다. 

이차전지는 양극과 음극이 분리막으로 분리돼 있으며, 전지를 장시간 사용하기 위해선 고용량 특성의 음극소재가 필요하고 높은 출력이 요구되는 전기자동차 등에서는 고출력 양극소재가 필요한데, 이번에 개발된 나노섬유 제조기술은 음극소재 뿐만 아니라 다양한 양극소재를 저가에 대량으로 제조할 수 있는 장점이 있다. 특히 전극소재가 섬유상의 구조를 가지고 있어 표면적이 넓고 섬유 사이의 열린 공간을 통해 Li 이온이 빠르게 이동할 수 있어 고출력 특성이 우수하다.

일례로 주석계열의 나노섬유를 음극소재로 사용할 경우 고율(High Rate, > 2C)에서도 600 mAh/g 이상의 고용량 특성을 유지할 수 있다. 이때 1차원 나노섬유 구조가 리튬과의 반응시 발생하는 체적변화를 크게 완충해 수명 단축 문제를 획기적으로 개선할 수 있다.

KIST는 이 2차전지용 나노소재 제조기술과 관련 6건의 특허를 한국, 미국, 일본, 중국 및 PCT에 출원중이다.

김일두 박사는 “1차원 나노섬유 구조를 가진 전극소재를 이용해 2차전지를 제조함으로써, 높은 충·방전 효율과 고속 출력이 동시에 가능해졌다”며 “장시간 사용이 가능한 휴대용 2차전지와 고출력 특성이 필수적인 하이브리드 전기자동차 등에 활용가치가 높을 것”이라고 말했다. 

송영록 기자 syr@ittoday.co.kr

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