2차전지 용량 5배 늘릴 기술 찾았다

삼성·성균관대·한양대 연구팀, 네이처커뮤니케이션즈에 발표

성균관대, 한양대, 삼성의 산학협력으로 구성된 연구진이 기존 2차전지보다 용량이 다섯 배 큰 차세대 2차전지의 기반이 될 리튬 저장 반응 구조를 세계 최초로 발견했다.

성균관대의 김지만 화학과 교수와 윤원섭 에너지과학과 교수, 한양대 김한수 에너지공학과 교수, 삼성전자종합기술원 소재연구센터 손정국 전문연구원(박사) 공동연구팀은 22일 융합과학 분야의 세계적 학술지인 네이처커뮤니케이션즈에 이 같은 연구 논문을 발표했다.

연구진은 규칙적인 나노미터(1㎚=10억분의 1ｍ) 단위 구조를 갖는 몰리브덴 산화물에 이론적으로 알려진 기존 저장량 대비 두 배 이상의 리튬을 저장할 수 있다는 것을 발견했다. 나노 물질에 새로운 리튬 저장 공간을 확보할 수 있다는 사실을 밝혀낸 것이다.

연구진은 또 나노 구조화된 몰리브덴 산화물을 배터리 전극으로 활용하면 기존 탄소 전극보다 용량이 다섯 배 이상 큰 혁신적인 배터리를 개발할 수 있을 것으로 예상했다.

그동안 학계와 산업계에선 모바일 기기와 전기자동차 등에 쓰이는 2차전지를 개발하기 위해 나노 물질을 활용하는 연구가 활발하게 진행됐다. 그러나 나노 물질의 작동 메커니즘(반응 구조)이 명확하지 않아 실용화가 어려웠다.

이번 논문의 제1저자인 손정국 전문연구원은 “나노 과학에 기반한 리튬 저장 모델을 세계 최초로 제시해 그동안 밝혀진 것 이상의 고용량 에너지 저장이 가능한 새로운 소재 개발 가능성을 열었다”고 말했다.

강현우 기자 hkang@hankyung.com