'버려진 실리콘'으로 차세대 리튬전지 만든다

지질연 "에어로졸 공정 이용해 실리콘과 그래핀 결합"

국내 연구진이 버려진 실리콘을 재활용해 차세대 리튬 이차전지 소재를 개발했다.

한국지질자원연구원 장희동 박사팀은 ㈜맥진정보통신, 한양대 김한수 교수팀, 미국 노스웨스턴대 지아싱 후앙(Jiaxing Huang) 교수팀과 공동연구를 통해 실리콘 폐기물에서 리튬 이차전지 소재인 그래핀-실리콘 복합체를 만드는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

태양전지와 반도체용 실리콘 웨이퍼(얇은 기판) 제조 공정에서 발생하는 실리콘 폐기물은 연간 2만1천t에 달하지만, 재활용 기술이 없어 대부분 폐기되고 있다.

실리콘 폐기물 안에는 순도 9N(99.9999999%) 이상의 실리콘 나노입자들이 30% 이상 함유돼 있어, 이를 회수하면 고부가가치 소재인 리튬 이차전지 소재로 활용할 수 있다.

연구팀은 실리콘 폐기물에 함유된 실리콘을 단일 공정으로 분리·회수한 뒤 그래핀 산화물과 결합하는 방법으로 효율이 높은 이차전지 음극소재를 개발했다.

폐 실리콘을 그래핀 산화물과 함께 물에 분산시킨 뒤 에어로졸 공정(가습기가 물을 뿜어내는 원리를 이용해 미세방울을 제조하는 공정)을 이용해 화학적인 처리 없이 실리콘과 그래핀이 결합된 물질을 얻어내는 데 성공했다.

기존에는 우선 폐 실리콘으로부터 실리콘을 분리한 뒤 2차로 그래핀과 결합하는 방법을 사용했지만, 이번에 개발한 기술은 단일화한 공정을 통해 실리콘의 분리와 그래핀과의 결합 과정을 동시에 진행할 수 있다.

이번 연구 결과는 지난달 20일 국제학술지 '사이언티픽 리포츠'(Scientific Reports) 온라인판에 실렸다.

(대전연합뉴스) 박주영 기자 jyoung@yna.co.kr