리튬전지 흑연 대체재 '순수 풀러렌' 합성법 국내서 최초 개발

이민우 기자
입력 2021.10.31 14:55
국내 연구진이 리튬이온 이차전지에 사용되는 흑연을 대체하는 순수한 풀러렌 결정질 나노입자를 합성하는 기술을 최초로 개발하는데 성공했다.

31일 한국연구재단은 조채용 부산대 교수 연구팀이 새로운 열증발·냉각법을 개발해 수백 나노미터(㎚) 크기 균일하고 순수한 풀러렌 결정질 나노입자를 얻었다고 발표했다.

풀러렌 나노입자의 전기화학적 성능 및 형상·미세구조 / 한국연구재단
풀러렌은 60개의 탄소 원자가 축구공 모양으로 결합한 물집이다. 가장 안정된 탄소 동소체 중 하나로, 리튬이온 이차전지에 널리 사용되는 흑연을 대체할 수 있는 물질로 주목받는 중이다. 흑연은 이차전지 음극재 소재로 사용된다.

기존 풀러렌 합성법은 한계가 존재했다. 풀러렌이 비정질 형태로 크기가 불균일하게 만들어졌기 때문이다. 조채용 교수 연구팀에서 개발한 기술은 면심입방 구조의 순수한 풀러렌 나노입자를 만들었는데, 이론상으로 예측된 12개의 리튬이온보다 더 많은 최대 21개 리튬이온을 저장할 수 있다.

과거 풀러렌의 구조를 변형해 용량을 높이려는 시도 등이 있었지만, 조채용 교수 연구팀에서 도출한 결과는 순수한 풀러렌을 결정화한 것에서 차별화된다.

조채용 교수 연구팀은 풀러렌을 흑연 대신 음극에 적용하면 높은 에너지 밀도와 더불어 장기 안정성을 유지할 것으로 기대한다. 연구팀에 따르면, 새롭게 합성된 순수한 풀러렌 결정은 충·방전 과정동안 흑연 대비 비용량이 2배이상 높았고 1000회 이상 충·방전에도 탁월한 안정성을 보였다.

이민우 기자 minoo@chosunbiz.com


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