나노기술 및 정책 정보

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기초과학연구원 다차원탄소재료연구단 로드니 루오프 연구단장팀이 포항공과대학교 박수진 교수 연구팀 등과 함께 전기자동차 배터리 충전속도를 높일 수 있는 새로운 리튬이온 배터리용 실리콘 소재를 개발함. 현재 배터리 음극 소재로 쓰이는 흑연의 대체재로 주목 받는 실리콘의 안정성과 성능 저하의 문제점을 해결하고자, 연구팀은 물질 단계부터 새로운 설계를 제안함. 연구팀은 내부 구멍(공극)이 많은 실리콘 나노와이어 구조체를 재료로 사용해 실리콘 부피 팽창을 완화함. 이후 다공성 실리콘 나노와이어를 높은 밀도로 서로 연결하고, 여기에 탄소를 나노미터 두께로 얇게 씌움. 그 결과 산호 모양의 실리콘·탄소 복합체 일체형 전극이 탄생함. 해당 소재를 배터리 음극으로 사용했을 때 기존보다 5배 더 빨리 충전할 수 있으며, 10분만 충전해도 흑연의 4배 이상 용량을 유지할 수 있는 데다 충·방전을 반복해도 안정적인 구조를 유지함. 로드니 루오프 IBS 단장은 "이 기술은 훗날 고속 충전이 가능한 고용량 양극 소재와 함께 쓰여 더 높은 수준의 리튬 이온 배터리를 실현할 것"이라며 "전기차 배터리 산업에 이바지할 것으로 기대한다"고 강조함

※ ACS Nano 게재