한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 기능성복합소재연구센터 안석훈 박사팀과 울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 강석주 교수 및 곽상규 교수팀은 공동 연구를 통해 기존 유기물 전극의 문제점인 낮은 전도성 해결한 리튬전지의 음극(-)으로 사용 가능한 물질 개발 했다고 밝혔다.

최근 차세대 에너지 저장 장치의 수요가 급증하고 있는 가운데 고성능·고효율 이차전지 개발이 가속화되고 있지만 음극에 사용하는 흑연(그래파이트)이 좁은 간격과 더불어 이온 확산거리가 길어 전지의 성능을 저하시키고 수명을 단축시켜 사용하는데 한계가 있다.

이를 해결하기 위해 금속산화물 또는 유기물 기반 음극 물질들이 흑연의 대체재로써 연구되고 있지만 이 또한 낮은 전기전도도의 소재와 짧은 수명 등의 치명적인 단점을 가지고 있고 보안하기 위해 첨가재로 들어가는 전도성 높은 카본물질에 의해서 전극 성능이 떨어지는 등의 문제점들이 존재하고 있었다.

이에 KIST 연구진은 유기물 반도체인 공 모양의 ’플러렌(fullerene)’분자와 이를 잘 잡을 수 있는 글러브 모양을 가지는 ’헥사벤조코로넨(hexabenzocoronene)’이라는 물질을 공결정체(cocrystal, 두 개 이상의 성분이 특정한 비율로 하나의 새로운 결정을 형성하는 것)로 형성시킴으로써 기존 유기물 음극 소재의 단점이었던 낮은 전기전도도를 크게 높였다.

이 소재는 전기전도도가 높기 때문에 별도로 전도체를 혼합할 필요가 없어 제조 단가를 크게 낮출 수 있을 뿐만 아니라 기존 유기물기반 음극 전지의 수명을 크게 향상 시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다.