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방진호 한양대 교수, 신개념 리튬이온 이차전지 전극소재 합성기술 개발

아시아투데이 2018-06-13 09:16



[아시아투데이] 이철현(amaranth2841@asiatoday.co.kr)
아시아투데이 이철현 기자 = 방진호 한양대학교 바이오나노학과 교수<사진>가 새로운 개념의 리튬이온 이차전지의 전극소재 합성기술을 개발했다.
13일 한양대에 따르면 개발된 기술은 벌크 산화물에 순차적으로 열을 가해 나노구조 산화물로 변환시키는 ‘하향식 나노구조화’ 원천기술이다. 전극소재를 만드는 비용이 기존보다 저렴해 중·대형 이차전지 상용화에 기여할 것으로 평가받고 있다.
리튬이온 이차전지는 소형시장(전자기기용)에서 중·대형시장(에너지저장장치(ESS), 전기자동차(EV))로 점차 응용범위를 넓히고 있다. 중·대형 이차전지는 현재 ‘전극소재 용량 증대를 위한 소재개발’과 ‘전극소재 대량 생산 시 경제성 확보’라는 기술적 난제를 가지고 있다.
즉 기존 습식 공정에 기반한 ‘상향식 나노구조화’ 합성법은 고용량 전극소재를 만들 수 있으나 공정이 복잡해 생산 비용이 비교적 높다는 단점이 있었다.
방 교수는 이러한 한계를 극복하기 위해 ‘하향식 나노구조화’ 합성법을 개발, 간단한 공정과 저렴한 재료로 고용량의 전극소재를 만드는데 성공했다.
‘순차적 산소-질소 교환반응(SONE reaction)’으로 명명된 이 기술은 저렴한 가격에 대량으로 구매할 수 있는 벌크 산화물을 순차적으로 나노구조 산화물로 변환시키는 소재공정이다.
이번 공정을 통해 나노구조화된 산화물 소재를 리튬이온 이차전지의 전극소재로 적용한 결과 벌크 산화물로 구성된 단위전지보다 2~4배의 성능 향상을 이끌어 낼 수 있었다.
방 교수는 이번 연구를 통해 전통적인 고체화학 이론을 벗어난 새로운 열처리 효과를 발견하고 독창적인 소재 합성법을 제안했다. 또한 리튬이온 이차전지 제조공정에 나노구조의 전극소재 사용을 현실화 할 수 있는 기술적 돌파구를 마련했다.
방 교수의 연구는 향후 중·대형급 리튬이온 이차전지 기반 에너지 저장시스템 개발과 전기자동차용 전지개발에 기여할 것으로 기대된다.
이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행됐으며 연구결과는 나노기술분야 국제학술지 ‘스몰(Small) 에 지난 5월 게재됐다.
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