[헤럴드경제=이지웅 기자] 서울대 공대는 재료공학부 박병우 교수와 미국 버클리 연구소의 김천중 박사가 고체상 반응을 이용해 그래핀이 균일하게 코팅된 Li4Ti5O12(티탄산리튬·LTO) 음극전극을 개발했다고 3일 밝혔다.

LTO 음극전극은 기존 전극과 비교해 충·방전 시 효율성이 높아 차세대 음극 물질로 주목받았지만 전기전도성이 낮아 상용화에 어려움이 있었다.

연구팀은 ‘차세대 소재’로 불리는 그래핀에 주목, 티타늄 산화물을 그래핀 산화물로 미리 코팅한 후 열처리 과정 등을 거쳐 그래핀이 코팅된 LTO 합성에 성공했다.

이를 통해 기존의 그래핀 코팅 리튬-금속 산화물과 비교해 표면이 균일하고 안정된 코팅을 형성하고, 코팅된 LTO 또한 단결정 성장을 이뤄 세계 최고 수준의 충·방전률을 기록할 수 있었다.

박병우 교수는 “전도성을 갖는 물질을 LTO 표면에 코팅해 초기 리튬이온의 빠른반응을 유도, LTO의 단점인 비전도성을 극복하고자 했다”며 “이번 연구로 리튬 배터리의 충전 속도와 횟수가 향상돼 휴대전화, 노트북, 전기자동차 등에 혁신을 가져올것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 기후변화 대응과제사업과 미국 에너지국 연구 과제의일환으로 진행됐다. 연구성과는 재료화학 분야의 세계적 학술지 ‘Journal of Materials Chemistry A’의 최신호 표지 논문으로 선정됐다.

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