[울산뉴스투데이 = 박주미 기자] 고용량·고출력의 배터리 음극소재를 한 번에 300㎏ 이상씩 만들 수 있게 됐다.

가볍고 오래 쓸 수 있는 고성능 이차전지의 상용화가 크게 앞당겨질 전망이다.

유니스트(UNIST)는 에너지 및 화학공학부의 조재필 교수팀이 기존 음극소재인 흑연보다 45% 용량을 늘린, 고성능 '흑연·실리콘 복합체'를 개발했다고 9일 밝혔다.

이 물질의 양산을 위한 장비도 개발해 6시간 만에 300㎏ 이상의 음극소재를 한꺼번에 얻을 수 있다. 공정절차도 간단해 가격경쟁력도 확보했다고 평가받고 있다.

전기차 등의 대중화로 이차전지 수요가 늘고 있지만, 고에너지밀도·고성능·저가의 음극소재 개발은 지지부진했다.

기존 음극소재로 쓰이는 흑연의 대체물질로 실리콘이 주목받고 있다. 실리콘 소재의 용량이 상용화된 흑연보다 10배 이상 컸기 때문이다.

하지만 실리콘 소재는 충전과 방전을 반복하는 동안 4배 정도 부피가 늘어나고, 전지 성능도 급격히 감소하는 문제점이 있다.

조재필 교수팀은 기존 흑연 음극소재에 실리콘 나노 코팅기술을 적용해 이종물질 간에 최적의 호환성을 갖는 흑연·실리콘 복합체를 구현했다.

이를 통해 소재의 성능을 최적화함으로써 실리콘의 문제점을 해결하고, 고에너지 전지의 기술적 요구사항을 충족시킨 것이다.

조재필 교수는 "새로운 음극소재는 최근 불붙은 전기차의 주행거리 연장에도 크게 기여할 것"이라며 "흑연계 물질만 사용하면 주행거리가 200㎞ 안팎에 머물지만, 이번에 개발된 음극소재로 전기차 배터리를 만들면 300㎞까지 주행할 수 있을 것"이라고 설명했다.

이어 "향후 전기 자동차나 중대형 에너지 저장장치에도 적용이 가능할 것으로 기대돼 국가 경쟁력 확보에도 핵심적인 역할을 할 것"이라고 말했다.

한편, 이차전지 연구 분야에서 세계 최고 선도연구자로 평가받은 조재필 교수의 이번 연구 성과는 '네이처 에너지(Nature Energy)' 9일자 온라인판에 게재됐다.