KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 최원창 녹색도시기술연구소 에너지융합연구단 박사팀이 간단한 합성방법을 통해 높은 전지용량을 가지는 소듐(나트륨)이온전지용 음극 복합소재를 개발했다고 25일 밝혔다. 

소듐이온전지의 음극소재는 리튬이온전지를 대체할 이차전지로 주목받는 소재다. 소듐은 리튬과 달리 광물뿐 아니라 해수에 다량 함유돼있어 자원이 고갈될 염려가 없고, 리튬과 비슷한 화학성질을 지녀 소듐이온전지를 개발하려는 연구가 활발하게 진행됐다. 

그러나 소듐이온은 리튬이온보다 원자번호가 크고 이온반경이 크기 때문에, 현재 리튬이온전지의 상용 음극으로 사용되는 흑연 소재를 소듐이온전지의 음극 소재로 적용이 불가능하다는 단점이 있었다. 

이 복합소재는 실리콘 오일 자체의 높은 점도를 활용했기 때문에 추가적인 화학물질 없이 열처리만으로 실리콘 옥시카바이드 소재 내에 안티몬 나노입자가 잘 분산된 복합소재의 구현이 가능했다.

연구진은 개발한 복합소재를 소듐이온전지의 음극소재로서 적용했을 때, 안티몬 입자의 부피 팽창 혹은 입자간 뭉침을 효과적으로 억제해 250회 이상 전지의 충·방전 시 97% 성능을 유지하는 것을 확인했다. 

최원창 박사는 "본 연구의 실리콘 오일을 이용한 복합체 합성법은 안티몬 뿐아니라 다른 합금계 음극소재에 적용 가능하다"며 "다양한 이차전지 복합 음극소재를 개발 할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 'Advanced Functional Materials'에 지난 13일자 온라인 게재됐다.