▲ 저온 합성법의 공정 메커니즘

국내 연구진이 친환경 저온 합성법으로 배터리 음극재를 개발해 다양한 분야에 폭넓게 응용 할 수 있을 것으로 기대된다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 한양대 임원빈 교수 연구팀이 수증기를 이용해 음극재 소재를 낮은 온도에서 합성할 수 있는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

저장한 리튬이온을 방출하면서 전기를 발생시키는 음극재는 배터리 핵심소재 가운데 하나로 배터리의 용량, 수명을 좌우한다.

기존 고상 음극재 합성법은 높은 열처리 온도 등으로 인해 많은 에너지 소비가 필요하고 소재의 형상을 제어하는 데 어려움이 있었다. 형상제어에 유리한 액상 합성법도 연구됐으나 다량의 용매가 사용되는 단점이 있다.

이에 연구팀은 고상 원료에 수증기를 분사한 후 80도씨의 온도에서 표면에서부터 내부까지 상 합성을 유도해 균일한 입자 크기와 형상의 음극재를 합성하는 초미세 액상반응을 설계했다.

고온의 합성공정으로 인한 환경오염과 유독한 유기용매, 재료의 높은 가격 등을 극복하기 위한 것이다. 연구팀은 유독한 용매 대신 매우 적은 양의 수증기로 낮은 온도에서 합성할 수 있도록 했다.

임원빈 교수는 “저온 초미세 액상반응법은 리튬 배터리 음극재에 우수한 표면제어와 전기화학적 성능 향상을 보여줄 수 있어, 향후 다양한 에너지 저장재료에 친환경적 합성법으로 폭넓게 응용될 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 전했다.

한편, 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업, 선도연구센터지원사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 5월25일 게재됐다.