금오공과대학교(총장 직무대리 이재원)는 박철민 교수(41·신소재공학부) 연구팀이 리튬 및 나트륨 이온 이차전지의 용량을 획기적으로 향상시킬 수 있는 ‘2차원 층상 및 3차원 프레임 결정구조의 주석계 화합물 전극소재의 제조 기술 개발’에 성공했다고 25일 밝혔다.

이번 연구 결과는 신소재 분야 최상위급 SCI 학술지인 ‘ACS 나노(Impact Factor: 13.334*) 및 ACS 어플라이드 머티리얼즈&인터페이스(Impact Factor: 7.145**)’의 5월 온라인판에 각각 게재됐다. 해당 연구는 박아람(28, 석사과정) 및 이동훈(27, 석사과정) 연구원이 논문의 제1저자로 각각 참여했다.

연구팀은 주석(Sn)과 텔루륨(Te) 및 셀레늄(Se)을 이용해 그 화합물인 3차원 프레임 결정구조의 주석-텔루라이드(SnTe) 및 2차원 층상 결정구조의 주석-셀레나이드(SnSe)를 간단한 고체합성법으로 각각 제조했다. 이를 리튬 및 나트륨 이온 이차전지의 전극소재로 적용, 고용량 리튬 및 나트륨이온 이차전지를 개발하는데 성공했다.

특히, 개발된 주석-텔루라이드 및 주석-셀레나이드 화합물 소재는 리튬 및 나트륨 이차전지의 고용량 전극소재 뿐만 아니라 화합물 반도체로서 전자산업 분야에도 그 활용도가 매우 높을 것으로 기대된다.

박철민 교수는 “2차원 층상 및 3차원 프레임 결정구조를 갖는 주석-셀레나이드 및 주석-텔루라이드를 간단한 합성 방법으로 제조했다. 이를 고용량 리튬 및 나트륨 이온 이차전지용 음극소재로 적용한 것은 기존에 실리콘에 치중되어 있는 고용량 이차전지용 음극소재 관련 연구에 새로운 가능성을 제시한 것”이라고 밝혔다. 또한 박 교수는“향후 고용량․고성능 이차전지 양산을 위한 실용연구에 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

한편, 이번 성과는 금오공대 ICT융합특성화연구센터(센터장 김동성)와 한국연구재단의 중견연구자 지원사업(핵심연구)의 지원을 받아 수행됐다.