[이코노미 줌in] 리튬이온전지 실리콘 상용 현실화

KBSI 부피변화 정량화 방법 개발

한·미 공동 연구진이 실리콘 리튬이온의 부피변화를 정량화하는 방법을 개발, 리튬이온전지에서 실리콘을 음극재료로 상용화할 수 있는 기반을 마련했다. 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 강릉센터 조지웅 박사팀과 미국 일리노이대, 노스웨스턴대 등 공동 연구진이 리튬이온 충·방전시 발생하는 부피변화에 따른 변형률, 응력변화의 정량화 방법을 개발했다고 8일 밝혔다.

리튬이온전지의 음극소재로 주목받는 실리콘은 충·방전시 발생하는 부피변화로 상용화에 어려움을 겪어 왔다.

하지만 연구진은 리튬이온 충·방전시 실리콘 3차원 나노금속 틀에 작용하는 응력과 변형과의 상관관계를 규명, 정량화하는 데 성공했다.

연구진은 입자가속기를 이용한 X선 회절법에 주목했다. 기존의 연구방법은 주사전자현미경, 투과전자현미경 등을 이용해 재료의 표면에 발생하는 변형만 분석했지만 입자가속기를 이용한 X선 회절법을 통해 복잡한 구조의 시료 내부에서 발생하는 전체적인 변형도 분석한 것이다.

입자가속기를 이용한 X선 회절법은 반도체나 세라믹 등의 신소재 뿐 아니라 환경소재, 나노 바이오 융합소재, 의료, 진단 분야 등 폭넓은 연구분야에서 활용될 것으로 전망되고 있다.

한편 이번 연구결과는 세계적 에너지 분야 학술지인 'Advanced Energy Materials' 5월 26일자 온라인 판에 게재됐다.

이영록 기자