한국전기연구원(이하 KERI)은 전기재료연구본부의 '미래 모빌리티 배터리 및 전장부품용 금속·그래핀 복합전극 개발(그래핀 기술)' 성과가 2022년 국가연구개발 우수성과 100선에 선정됐으며, 특히 100선 중 12개 성과만 뽑는 '최우수(기계·소재 부문)'에 포함됐다고 9일 밝혔다.
100선 중에서도 기계·소재 부문 최우수로 선정된 해당 성과는 '리튬이온전지용 고용량 실리콘·그래핀 복합 음극재 기술'과 '전장부품용 저가형 구리·그래핀 복합 잉크 기술'을 포함한다.
고용량 실리콘·그래핀 복합 음극재 기술은 리튬이온전지의 차세대 음극 소재인 실리콘(Si)의 단점을 그래핀으로 보완해 상용화 가능성을 크게 높였다는 평가를 받는다.
실리콘은 기존에 사용되던 흑연보다 에너지 밀도가 10배나 높고 충·방전 속도도 빠르다는 장점을 가지고 있지만 충·방전 시 300% 수준의 부피팽창 문제와 전기 전도도가 낮다는 단점이 있다.
KERI는 이를 해결하기 위해 전도성이 우수하고 전기 화학적으로도 안정된 '그래핀'을 실리콘과 복합화해 이상적인 리튬이온전지용 고용량 음극재를 제조했다.
전문가들은 실리콘·그래핀 복합 음극재 기술을 전기차에 적용할 경우, 배터리의 성능을 높여 주행거리를 약 20% 이상 늘릴 수 있을 것으로 보고 있다.
KERI 기술의 특징은 잉크 재료로 기존 은(Silver)의 10분의1 가격 수준인 구리를 이용했다. 연구팀은 세계 최초로 자체 개발한 ‘액상합성법’을 통해 구리 표면에 그래핀을 효과적으로 합성해 구리의 산화 방지는 물론 잉크를 대량 생산할 수 있는 공정 기술을 확보했다.
KERI는 이번 국가연구개발 우수성과 100선에 ‘방사선 암 치료용 선형가속기 및 마그네트론 기술(연구 책임자 김정일 전자기파응용연구센터장)’도 이름을 올렸다고 밝혔다.
국가연구개발 우수성과 100선은 국가 발전을 견인해 온 과학기술의 역할에 대해 국민의 이해와 관심을 높이고, 과학기술인들의 자긍심을 고취하기 위해 2006년부터 진행돼왔다.
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