울산의 이차전지 소재 전문기업인 에스제이신소재<사진>는 전기차 주행거리를 대폭 늘릴 수 있도록 이차전지의 실리콘계열 소재 내구성을 획기적으로 개선하는 합성기술을 확보했다고 밝혔다.
에스제이신소재에 따르면 이 기술로 합성된 음극소재는 실리콘 입자 크기가 작고, 이를 둘러싼 실리콘카바이드(SiC)가 실리콘을 보호하는 역할을 해 내구성이 뛰어나다.
이 기술은 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 조재필 특훈교수팀이 개발해 에스제이신소재에 이전한 것으로, 실리콘 입자 크기를 1㎚(나노미터·1㎚는 10억 분의 1ｍ) 이하로 줄일 수 있다.
전기차가 한번 충전해 달리는 최대 거리는 탑재된 배터리 용량에 비례하는데, 개발된 음극소재는 상용 흑연소재보다 최대 3배 이상 용량이 크다.
수백 차례 충·방전 이후에도 소재가 손상되지 않는 등 고용량 음극소재 상용화의 걸림돌로 꼽히는 내구성 문제를 해결하는 성과도 기대할 수 있다.
또한 일반적으로 실리콘계 소재는 전지 설계 등을 고려해 흑연과 섞어 사용하는데, 이번에 개발된 기술은 바로 실리콘카바이드 합성이 가능해 흑연과 섞는 별도 공정이 필요 없다.
이 음극소재는 전기차뿐 아니라 고용량 에너지저장장치(ESS)에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구 결과는 에너지 분야 세계적 학술지인 '네이처 에너지'(Nature Energy)에 지난달 13일 자로 공개됐다.
에스제이신소재 관계자는 "실리콘 음극재 나노 입자를 만들기 위해 보편적으로 사용된 습식공정이나 기계적 파쇄공정 등은 원가 상승과 성능 개선 한계 등의 문제가 있었다"라면서 "이번에 개발된 합성기술은 모든 공정이 건식공정이어서 대량 생산이 쉽고, 생산비용 절감 효과도 있을 것"이라고 밝혔다.
