프로젝트 소개
본 과제는 실크에서 얻은 단백질 소재인 피브로인을 활용하여 리튬 금속 전지의 성능과 수명을 높이는 차세대 전지 소재를 개발하는 연구임. 피브로인은 기계적 강도와 리튬 친화성이 우수하여 전지의 보호막, 고체 전해질, 음극 활물질로 활용 가능한 소재임.
연구 목표는 피브로인의 결정성과 탄소 구조를 최적화하여 고에너지 밀도 리튬 금속 전지를 구현하는 데 있음. 핵심 연구 내용은 아임계 열수처리로 피브로인의 베타 쉬트 결정성과 피브로인 기반 탄소 형태를 제어하고, 이를 인공 SEI layer, 고체 전해질 및 음극 활물질에 적용하는 것임. 이후 반쪽셀, 대칭셀, 완전셀을 제작하여 전기화학적 성능을 평가하고, 쿨롱효율 98.5% 이상, 400 사이클 이상의 수명특성, 완전셀 150 사이클 이상 및 초기 용량 대비 80% 이상 유지를 검증하는 과정임. 기대 효과는 천연 단백질 기반 에너지 저장장치의 기초 원천기술 확보, 고성능 전극 및 보호막 소재 개발, 웨어러블 디바이스용 이차전지 소재 확보와 관련 산업 기술이전 기반 마련임.