본교 대학원 신소재공학과 석사과정 김경배 학생의 논문 ‘Mechanochemically reduced SiO2 by Ti incorporation as lithium storage materials’ 가 SCI 학술지 ‘ChemSusChem’ (Impact Factor: 7.657)에 게재되었다.

ChemSusChem은 에너지/화학 분야의 세계적인 학술지로 김경배 학생은 이번 연구에서 제1저자로 참여하였다.

많은 연구자들은 고용량 리튬이차전지용 음극소재인 실리콘 (Si)의 상업적 적용을 시도하고 있다. 하지만 실리콘 소재는 충방전 시 부피변화에 의한 수명 특성 저하의 문제점을 가지고 있어서 나노기술 도입과 탄소코팅/복합화 등을 통하여 해결하려고 하고 있으나 높은 생산 비용이 문제가 되고 있다. 따라서 최근에 수명 특성이 상대적으로 좋고 저가로 생산할 수 있는 실리콘-이산화물 (Silicon dioxide: SiO₂)이 관심을 받고 있는데 초기 효율이 낮은 문제점을 가지고 있다.
 
이번 연구에서는 발상의 전환을 통해 SiO₂를 티타늄 (Ti) 금속 분말과 함께 고에너지볼밀링공정 (High energy mechanical milling: HEMM) 을 통해 부분적으로 환원된 상태의 SiO_2-x/TiO_x 라는 하나의 복합체를 형성시키고 이러한 복합체 내에 환원된 수 나노 사이즈의 Si 결정체를 분산시켰다. 결과적으로 SiO₂가 환원되면서 초기 효율이 크게 증가하였고, Si 결정체들과 함께 존재하는 복합구조가 소재 내에서 충방전 시 발생하는 부피변화를 완화시켜서 고용량과 함께 안정한 수명특성을 얻을 수 있었다. 따라서 간단하고 쉬운 공정을 통하여 실리콘 기반 음극소재의 전기화학적 성능을 향상시켜 상용화에 한 걸음 더 다가갔다고 평가할 수 있다.

김경배 학생은 에너지재료 및 응용전기화학 연구실에서 다양한 이차전지 음극소재에 대한 연구를 진행하고 있으며, "앞으로도 이차전지 소재 연구에 더욱 전념하여 더 우수한 연구결과를 발표하고 싶다"는 포부를 밝혔다.