감자 전분으로 실리콘 음극재 문제 해결…충전시 부피팽창 억제 > 경제기사 | economics

실리콘, 충전시 부피 팽창해 상용화 걸림돌

전극 소재에 감자전분 우블렉 성질 이용

감자전분의 우블렉 특성을 이용해 차세대 배터리 전극 소재로 주목받는 실리콘의 고속 충전 안정성을 높이는 기술이 개발됐다.


4일 한국기술교육대에 따르면 박수민 에너지신소재화학공학부 교수 연구팀은 남인호 중앙대 교수 연구팀, 이현욱 울산과학기술원UNIST 교수 연구팀과 공동으로 감자전분의 특성을 이용해 고속 충전을 안전하게 뒷받침할 수 있는 전극 소재를 만드는데 성공했다.

차세대 음극재 소재로 각광받는 실리콘은 기존 흑연계 음극재보다 에너지 밀도가 훨씬 높고 충전 속도도 높일 수 있다. 그러나 고속으로 충전할 때 부피가 급격히 팽창해 상용화에 걸림돌이 되고 있다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 감자전분의 우블렉oobleck 특성을 주목했다. 옥수수나 감자 등으로 만든 전분 가루를 탄 물을 만져보면 액체지만 강하게 내려치면 고체처럼 변하는데 이를 우블렉이라고 한다. 우블렉은 외부 자극에 따라 성질이 변하는 물질로 스포츠 보호장비나 방탄복 등의 충격흡수재로 사용되고 있다.

연구팀은 전극 소재에 감자전분의 주 성분인 아밀로스와 아밀로펙틴을 혼합해 전기 자극으로 실리콘이 팽창하면 아밀로스가 순간적으로 단단해지면서 팽창을 억제하는 원리를 발견했다.

박 교수는 "배터리용 실리콘 음극재의 안정성을 개선해 더 멀리 주행하고 더 빠르게 충전하는 전기차를 만드는 데 이번 기술이 활용될 수 있을 것"이라고 설명했다.

해당 연구결과는 국제 학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼스Advanced Energy Materials 온라인판에 최근 게재됐다.
조세일보 / 김상희 기자 shhappylife2001@joseilbo.com