윤영수 가천대 교수팀, 국제학술지 '카본'에 배터리소재 논문 게재

윤영수 가천대 교수, 오성호 아이엘사이언스 CTO, 고재환 차세대이차전지R&D센터장.(왼쪽부터)/사진제공=가천대

가천대학교는 최근 윤영수 신소재공학과 교수 연구팀이 아이엘사이언스와 논문을 작성해 권위 높은 국제학술지 '카본'(Carbon, IF=11.307)에 게재했다고 23일 밝혔다.

논문의 제목은 '리튬 이온 배터리용 실리콘의 부피 팽창을 억제하고 전기 전도도를 높이기 위한 탄소 나노튜브와 그래핀을 활용하는 최근의 진전'이다. 가천대 전지 및 에너지 변환 연구소(Energy Materials Lab) 소속 윤 교수를 비롯해 강하은 석사과정, 고재환 아이엘사이언스 차세대이차전지R&D센터장, 송성근 대표이사 등이 공동저술했다.


연구진은 전고체 전지를 위한 차세대 음극(리튬·실리콘음극)을 개발 중이며, 2019~2023년에는 부피팽창억제와 실리콘함량 증대 등 실리콘음극 고성능화 연구를 수행했다.

고 센터장은 "실리콘은 높은 이론 비용량과 낮은 작동전위, 풍부한 자원 등이 장점이다. 리튬과 마찬가지로 유망한 음극물질"이라며 "논문에서는 실리콘 음극의 고성능화를 위한 고강도·고전도성 카본나노 소재인 탄소나노튜브와 그래핀을 활용한 최근 연구동향을 다뤘다"고 소개했다.

탄소 나노튜브와 그래핀은 비교적 최근에 개발된 고강도·고전도성 탄소 동소체다. 제조 방법이 발견된 후 다양한 산업에 적용하기 위한 시도가 이뤄지고 있으며, 특히 리튬이온배터리 전극 제조 분야에서 활발하다.


윤 교수팀은 고성능·고안정성을 갖춘 실리콘 컴포지트(Composite) 전극 개발을 위한 기능성 물질로서 탄소 나노튜브와 그래핀을 적용한 다수의 사례와 연구 결과를 정리했다. 윤 교수는 "논문에서 소개한 연구 결과를 바탕으로 나노튜브와 그래핀을 활용한 실리콘 컴포지트의 상용화를 계획 중"이라고 설명했다.

아이엘사이언스 관계자는 "우리 기업은 리튬 이차전지의 가장 이상적인 음극물질인 리튬음극과 실리콘음극 개발에 주력하고 있다"며 "논문에서 다룬 카본나노 소재뿐만 아니라 가천대 전지 및 에너지변환 연구센터에서 개발 중인 이온 전도체를 활용한 실리콘 복합재 음극을 설계·제조할 예정"이라고 말했다.