국내 연구진이 충전 속도를 기존 대비 7배나 향상시킨 리튬이온전지 소재를 개발했다.

미래창조과학부는 포항공대 화학공학과 이진우 교수, 황종국 박사과정 연구원이 이러한 연구성과를 냈다고 18일 밝혔다.

서로 다른 크기의 기공을 가진 소재는 빠른 전달 속도, 반응이 일어나는 표면적 확대 등의 장점이 있다.

하지만 크기가 제각각인 주형(물체를 만들 때 틀로 쓰이는 모형)을 단순 혼합하는 방식이기 때문에 기공 구조가 불규칙하고 합성공정이 매우 복잡하다는 한계도 지닌다.

연구팀은 원료 물질을 혼합하고 열처리하는 비교적 간단한 공정을 통해 2∼50나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ)의 메조 기공 구조체에 50나노미터 이상의 매크로 기공이 동시에 분포하는 무기질 산화물을 만들어냈다.

이 다공성 산화물을 음극재로 적용한 리튬이온전지는 기존 대비 충·방전 속도가 7배 이상 우수한 것으로 확인됐다.

이는 개미집처럼 연결된 매크로 기공을 통해 전해질과 이온의 전달 속도가 월등히 빨라졌기 때문이라고 연구팀은 전했다.

연구팀은 “차세대 성장동력으로 주목받는 에너지저장장치 등의 성능을 크게 개선할 수 있는 기폭제가 될 것”이라며 “추가 연구가 제대로 이뤄지면 약 5년 뒤에는 상용화 기술 확보가 가능할 것”이라고 밝혔다.

이 연구는 미래창조과학부가 추진하는 중견·일반연구자지원사업 등의 지원 아래 수행됐으며, 연구 결과는 화학 분야 국제학술지인 ‘저널 오브 디 아메리칸 케미컬 소사이어티’(Journal of the American Chemical Society) 온라인판 10월 22일자에 실렸다.