충전 후 재사용 가능한 이차전지의 고성능화가 로봇과 사물인터넷(IoT) 등 4차 산업혁명을 대표하는 기술 분야에서 필수적이라는 점에서 주목받을만한 결과다.

7일 목원대학교에 따르면 신소재화학공학과 김기출 교수 연구팀이 나노종합기술원 한미공동연구센터, 충남대학교와 공동연구를 통해 맥신 기반 리튬이온전지의 전기용량과 수명을 개선했다. 맥신은 전이금속과 탄소 또는 질소를 결합한 화합물로 전기가 잘 통하는 2차원 신소재다.

연구팀은 리튬이온전지의 성능향상을 위해 맥신과 폴리머를 혼합한 다음 전기방사 방법을 이용해 나노스케일(10억 분의 1m) 단위로 구조를 제어해 속이 비어있는 맥신/카본나노섬유를 제작했다. 속이 빈 나노섬유는 리튬이온의 접근성을 높였고 전기용량은 기존 맥신 기반 리튬이온전지 대비 1.5배 높은 306mAh/g을 달성했다.

김기출 교수는 "4차 산업혁명의 시대에는 IoT 서비스를 구현하기 위해 다양한 마이크로 IoT 장치가 개발될 것으로 전망되며 이런 마이크로 전자장치에 고용량의 초소형 이차전지는 필수적"이라며 "이번 연구 결과를 바탕으로 고출력 에너지 저장소자인 슈퍼커패시터 개발을 후속 연구로 기획하고 있다. 나노섬유 구조를 이용해 휘어지는 에너지 저장 소재도 개발할 계획"이라고 말했다.

이번 연구성과는 나노화학 분야에서 저명한 국제학술지 '켐일렉트로켐'에 지난달 3일 온라인 게재됐으며 같은 달 30일 표지 논문으로 선정됐다. 논문 제1저자는 목원대 김미리 박사과정과 충남대 서다래 석사과정이며, 교신저자는 나노종합기술원 한희·이용희·안치원 박사다.