IR52장영실상

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제목	[제21주차 IR52 장영실상] 대주전자재료 '리튬이차전지용 실리콘산화물 음극재'
등록일	2021-05-24
내용	▲왼쪽부터 박경현 차장, 오성민 부사장, 김기영 수석연구원. [사진 제공 = 대주전자재료] 리튬이차전지용 실리콘산화물 음극재를 개발한 대주전자재료가 2021년 21주 차 iR52 장영실상을 받았다. 리튬이차전지용 실리콘산화물 음극재는 기존 흑연 음극재보다 탁월하게 큰 충·방전 용량을 갖고 있는 소재다. 이는 이차전지의 에너지 밀도를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 대주전자재료가 개발한 실리콘산화물 음극재는 전기차의 주행거리를 늘리고 충전 속도를 빠르게 할 수 있다. 또 모바일 기기, 노트북, 드론 등에도 적용될 수 있다. 전기차는 1회 충전으로 주행할 수 있는 거리가 짧고 충전하는 데 시간이 오래 걸린다. 이를 해결하기 위해 흑연 음극재보다 용량이 몇 배 많은 고용량 실리콘산화물 음극재에 관심이 집중되고 있다. 단 실리콘산화물 음극재를 제조하기 위해선 새로운 공법인 '기상합성공정'을 사용해야 하는데 제품화까지 이어진 사례가 적어 어려움이 있었다. 대주전자재료는 금속 및 세라믹 나노소재 합성을 위한 기상합성공정 기술을 개발했던 경험을 실리콘산화물 음극재 공정에 응용해 기존 실리콘 계열 음극재가 가졌던 단점들을 해결했다. 이를 통해 80~82% 정도의 충·방전 효율을 갖춘 배터리를 제품화했다. 실리콘산화물 음극재는 실리콘 분말의 크기가 작다. 실리콘·카본 음극재는 평균 70~100㎚ 크기의 실리콘 분말을 흑연과 혼합해 만들어지지만 실리콘산화물 음극재 분말은 10㎚도 되지 않는다. 이 덕분에 팽창과 수축에 따른 부작용이 적다. 또 마그네슘을 더해 75%에 불과했던 실리콘산화물 음극재의 충·방전 효율도 끌어올렸다. 대주전자재료는 세계 최초로 실리콘산화물 음극재를 전기차용 파우치셀에 적용했다.