친환경 전기차 등에 사용되는 리튬이온전지의 주요 소재인 실리콘의 단점을 보완하면서 저렴한 가격으로 국내 중소·중견업체들도 쉽게 접근이 가능한 획기적인 복합 음극재 제조기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국전기연구원(원장 최규하)은 최근 자체 정부출연금사업을 통해 ‘리튬이온전지용 실리콘-그래핀 복합 음극재 대량 제조기술’을 개발했다고 밝혔다.

이번 성과는 전기연구원(KERI) 창의원천연구본부의 나노융합기술연구센터와 전지연구센터가 공동으로 주관했다.

이번 기술의 최대 강점은 중소·중견기업들도 쉽게 접근할 수 잇을 정도의 뛰어난 가격경쟁력으로 기존 고가의 나노 실리콘 대비 값싼 마이크론 크기의 상용 실리콘을 활용했으며, 여기에 오랜 연구 노하우가 집적된 KERI만의 고전도성 그래핀 분산기술을 적용해 코어-쉘 구조의 복합 음극재를 대량으로 제조할 수 있게 됐다.

연구팀은 실리콘-그래핀 복합 음극재를 기반으로 ‘파우치형 풀 셀’을 제작하고, 전기화학적 특성검사까지 성공적으로 마무리하며 상용화를 위한 준비과정을 마쳤다.

이번에 개발된 기술은 친환경 전기자동차, 에너지저장시스템, 방위산업, 우주·항공 등 다양한 분야에서 활용되는 고용량 리튬이온전지의 성능을 획기적으로 높일 수 있는 연구팀은 예상하고 있으며, 특히 전기자동차에 적용할 경우 배터리의 성능을 높여 주행거리를 약 20% 이상 늘릴 것으로 전망하고 있다.

연구팀은 이번 기술이 상용화 될 경우 연간 톤 단위 이상의 실리콘-그래핀 복합체 분말을 제조할 수 잇을 것으로 전망하고 있는데 에너지밀도로 환산하면 스마트폰용 배터리 약 2,000만대 분량 및 200㎿h 용량의 전기자동차용 배터리를 생산할 수 있는 규모다.

현재 기술에 대한 원천특허 출원 및 자체적인 양산준비 가능성을 검증하고, 기술이전 수요업체를 탐색하는 등 사업화를 추진한다는 목표다.