기존 휴대폰에서 나아가 전기차, 에너지저장장치용 리튬이온전지에 활용 가능한 초고속 충전 전극 물질이 개발됐다.

0.3Ah급 전지에서 200배 이상의 전류를 흘려도 2분 안에 완전충전이 가능한 리튬 이온전극(음극) 소재가 국내 연구진에 의해 개발된 것이다.

이 소재 기술은 세계 최초로 개발 된 나노튜브기술을 활용한 원천 기술로, 화학적으로 쉽게 합성이 가능하도록 개발돼 전극의 합성 수득율을 높인 것이 특징이다.

물질을 개발한 조재필 울산과학기술대학교 교수는 19일 “이 물질을 리튬이차전지 전극으로 사용한 결과 전지의 충ㆍ방전 400사이클 후에도 용량유지율은 98%이상을 나타냈으며, 0.3Ah급 리튬이온전지에 200배 이상의 전류를 흘렸더니 2분 내 완전히 충전됨을 발견했다고 말했다.

이번 실험에서 조 교수팀은 게르마늄(Ge) 반도체 나노선 표면에 안티모니(Sb) 나노입자를 바른 후 섭씨 700 도로 열처리 시, 나노선 중심부에 직경 200nm정도의 구멍형태를 보이는 나노튜브가 자연 생성됨을 발견했다.

조 교수는 “기존에 개발된 실리콘 나노튜브의 경우 화학적 부식을 이용한 합성을 위해 실리카 주형을 떠 나노를 생산했는데, 그 과정에서 주형이 소재 내 불순물로 존재했고, 주형 단계가 복잡해 궁극적으로 이론 계산량에 비해 합성된 소재 량이 적어, 대량 합성이 불가능하다는 문제점이 제기됐었다”고 말했다.

그러나 이번에 개발된 소재는 게르마늄 반도체와 안티모니의 자연적 합성을 통해 나노튜브를 형성, 주형으로 인한 불순물 생성률을 줄이고, 합성 수득율을 높이면서 리튬 저장능력도 3배 이상 올릴 수 있었다고 조 교수는 밝혔다.

조 교수는 현재 원천 기술 확보와 0.3Ah급에서 1분안에 충전될 수 있는 전극 기술 개발에 매진 중인 것으로 전했다.

한편 이번 원천기술은 교육과학기술부(장관 이주호)의 신기술융합형 성장동력사업의 지원으로 조재필 교수와 LG화학기술연구원(원장 유진녕) 배터리연구소 공동연구팀이 개발했다. 조재필 교수는 LG화학과 공동으로 이번 원천기술에 대해 국제특허 출원을 마친 상태다.