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슬래그로 스마트폰·전기차 고용량 배터리 만든다

송고시간2017-06-27 13:54

포스텍, 리튬이온 전지 음극 소재 원천 기술 개발

포스텍 이진우 교수 [포스텍 제공=연합뉴스]

포스텍 이진우 교수 [포스텍 제공=연합뉴스]

(포항=연합뉴스) 임상현 기자 = 철강 생산과정에서 나오는 슬래그를 스마트폰이나 전기차 배터리로 활용하는 기술을 국내 연구팀이 개발했다.

포스텍(포항공과대)은 화학공학과 이진우 교수팀이 산업 폐기물인 슬래그를 간단한 공정을 거쳐 고부가가치 소재인 다공성 실리콘(Si)으로 바꾸는 데 성공했다고 27일 밝혔다.

이 실리콘은 기존에 사용해 온 흑연전극보다 용량이 4배 이상 크고 내구성이 뛰어난 것이 특징이다.

스마트폰, 노트북, 전기차 등에 쓰는 리튬이온 전지 전극은 보통 흑연 소재를 사용하고 있으나 더 높은 용량을 위해서는 실리콘 등 새로운 소재가 필요하다.

그러나 실리콘 소재는 충전이나 방전 중에 부피가 팽창하며 수명이 저하 하는 현상이 일어날 뿐 아니라 흑연보다 4배 이상 가격이 비싼 문제점이 있다.

슬래그로 스마트폰·전기차 고용량 배터리 만든다 - 2

연구팀은 이번에 슬래그 주성분 가운데 하나인 실리콘 산화물(SiO2)을 다른 성분으로부터 분리했다.

이 과정에서 수 나노미터(nm) 기공이 생기고 마그네슘 환원 공정을 함께 진행하면 1g당 수백㎡의 넓은 표면적을 갖는 다공성 실리콘이 만들어지는 것을 발견했다.

이 실리콘을 리튬이온 전지 음극으로 만들면 다른 실리콘과 비교해 수명과 용량이 뛰어날 뿐 아니라 충전과 방전 속도도 더 빨라지는 것을 확인했다.

연구팀은 산업 폐기물을 효율적으로 처리하며 고부가가치인 배터리 소재를 저렴한 비용으로 개발할 수 있는 기술이라고 설명했다.

이 교수는 "아직 국산화가 저조한 리튬이온 전지 음극 소재의 원천 기술을 확보하면 스마트 기기 관련 분야 고수익 창출에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

shlim@yna.co.kr

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