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'버려진 실리콘'으로 차세대 리튬전지 만든다

송고시간2016-10-06 14:18

지질연 "에어로졸 공정 이용해 실리콘과 그래핀 결합"


지질연 "에어로졸 공정 이용해 실리콘과 그래핀 결합"

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 국내 연구진이 버려진 실리콘을 재활용해 차세대 리튬 이차전지 소재를 개발했다.

한국지질자원연구원 장희동 박사팀은 ㈜맥진정보통신, 한양대 김한수 교수팀, 미국 노스웨스턴대 지아싱 후앙(Jiaxing Huang) 교수팀과 공동연구를 통해 실리콘 폐기물에서 리튬 이차전지 소재인 그래핀-실리콘 복합체를 만드는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

그래핀-실리콘 복합체 제조공정{지질자원연구원 제공=연합뉴스)
그래핀-실리콘 복합체 제조공정{지질자원연구원 제공=연합뉴스)

태양전지와 반도체용 실리콘 웨이퍼(얇은 기판) 제조 공정에서 발생하는 실리콘 폐기물은 연간 2만1천t에 달하지만, 재활용 기술이 없어 대부분 폐기되고 있다.

실리콘 폐기물 안에는 순도 9N(99.9999999%) 이상의 실리콘 나노입자들이 30% 이상 함유돼 있어, 이를 회수하면 고부가가치 소재인 리튬 이차전지 소재로 활용할 수 있다.

연구팀은 실리콘 폐기물에 함유된 실리콘을 단일 공정으로 분리·회수한 뒤 그래핀 산화물과 결합하는 방법으로 효율이 높은 이차전지 음극소재를 개발했다.

폐 실리콘을 그래핀 산화물과 함께 물에 분산시킨 뒤 에어로졸 공정(가습기가 물을 뿜어내는 원리를 이용해 미세방울을 제조하는 공정)을 이용해 화학적인 처리 없이 실리콘과 그래핀이 결합된 물질을 얻어내는 데 성공했다.

기존에는 우선 폐 실리콘으로부터 실리콘을 분리한 뒤 2차로 그래핀과 결합하는 방법을 사용했지만, 이번에 개발한 기술은 단일화한 공정을 통해 실리콘의 분리와 그래핀과의 결합 과정을 동시에 진행할 수 있다.

이번 연구 결과는 지난달 20일 국제학술지 '사이언티픽 리포츠'(Scientific Reports) 온라인판에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr

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