UNIST, 차세대 배터리 소재 저온 합성할 기술 개발
UNIST, 차세대 배터리 소재 저온 합성할 기술 개발
  • 최진 기자
  • 승인 2018.08.09 10:01
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대용량 배터리 생산 비용절감과 대량생산 기술

[대학저널 최진 기자] UNIST(총장 정무영) 곽상규 교수팀과 POSTECH(총장 김도연) 박수진 교수팀이 저온에서 실리콘을 합성하는 기술을 개발했다. 또한 원자 단위의 시뮬레이션으로 합성 원리를 규명해 국제학술지 ‘커뮤니케이션스 케미스트리(Communications Chemistry)’ 8월 6일 자로 발표했다.

공동 연구팀이 개발한 저온 실리콘 합성 기술은 배터리 생산 비용절감과 이로 인한 생산성과 관련있다. 전기차 등에 사용되는 대용량 배터리를 만들려면 용량이 큰 배터리 소재가 필요하다. 이 소재로 주목받는 물질이 ‘실리콘’인데, 물질 특성상 고온에서 합성해야 하므로 가격이 비싸고 대량생산도 어려웠다.

연구진은 이 문제를 ‘금속할로젠화물 촉매’를 이용해 해결했다. 실리콘과 금속의 화학 반응에 금속할로젠화물 촉매를 도입해 실리콘 합성 온도를 낮춘 것이다. 나아가 곽상규 교수팀은 이 현상을 원자 단위 시뮬레이션 과정으로 분석해 메커니즘도 규명했다.

이어 저온 합성법으로 만들어진 실리콘 음극 소재로 배터리를 만들고 충·방전 실험을 진행한 결과 수백 회 이상의 충·방전을 반복해도 안정적인 전기화학적 특성을 보였다.

제1저자인 김진철 UNIST 화학공학과 연구원은 “금속할로젠화물은 녹는점이 낮아 실리카에서 산소를 떼어내는 환원 반응의 온도를 낮추는 역할을 한다”며 “또 금속할로젠화물이 환원 반응에 직접 참여해 실리콘 생성 속도를 촉진한다”고 설명했다.

공동 제1저자인 송규진 UNIST 에너지공학과 연구원은 “원자 단위의 메커니즘에서 규명했듯 실제 실리콘의 합성이 낮은 온도에서 이뤄진다는 게 확인됐다”며 “이는 실리콘 음극 소재의 대량 생산 가능성을 보여준 것”이라고 말했다.


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