경남과기대와 공동 연구…고순도 그래핀 기반 차세대 리튬이차전지 개발

고려대(총장 정진택)는 주병권 전기전자공학부 교수팀과 정현영 경남과기대 에너지공학과 교수팀이 기존 탄소전극의 용량과 안정성을 크게 개선할 수 있는 순수한 그래핀 기반의 전극을 개발했다고 23일 밝혔다.

공동연구팀은 세계 최초로 순수 그래핀의 추가적인 리튬이온 저장원리를 밝혔으며, 기존 탄소전극 대비 8배 이상의 성능구현을 구현했다. 이번 연구 성과는 나노분야 최상위급 학술지 'ACS NANO(IF IF는 Impact factor의 약어로 학술지를 평가하는 지표 중 하나이다.

=14.588)'에 1월호로 출판됐다.

연구진은 순수한 그래핀에서 리튬이온의 LiC6 이상의 용량구현 원리를 분석하기 위해 '전기화학적 흑연 박리법을 통해 제작된 고순도, 대면적의 그래핀 시트를 활용해 그래핀 전극을 개발했다.

연구진은 그래핀의 표면(surface)과 모서리(edge) 효과로부터 기인한 전기화학적 특성, 사이클 안정성 및 반복되는 충·방전 과정에서 그래핀 표면에 형성된 SW 결함이 추가적인 성능 향상에 기여한다는 것을 입증했다.

연구진이 이번에 개발한 순수 그래핀 에어로젤 전극을 통해 제작된 리튬 이차전지는 성능과 안정성에서 우수한 결과를 보여준다. 특히, 기존 흑연전극에서 문제가 됐던 수명, 낮은 출력특성에서 향상된 성능을 나타낸다.

연구진은 "이번 연구를 통해 순수 그래핀의 리튬 저장원리를 밝힘으로써 그래핀 상용화를 가속화할 수 있을 것"이라며 "기존 전극의 성능을 압도하는 차세대 전극소재로 그래핀의 가능성을 보여줬으며, 학술적 연구결과가 실용화로 이어지기를 바란다"고 말했다.