보통 ‘실리콘 웨이퍼’라고 하면 반도체 기판 정도로만 아는 사람들이 대부분일 것이다. 실리콘 웨이퍼는 규소 단결정(원자가 같은 규칙을 가지며 배열된 상태)으로 이뤄진 기둥(잉곳)을 썰어 만든 원판을 말한다. 여기에 화학 처리를 하고 빛을 쏴서 회로를 새기면 우리가 아는 반도체가 된다.

웨이퍼의 쓰임새는 이뿐만 아니다. 반도체 기판 외에도 배터리, 그 중에서도 전고체 배터리 음극재 소재로도 사용될 수 있다. 실리콘 음극재는 현재 사용되고 있는 흑연 음극재에 비해 더 많은 에너지를 담을 수 있어 차세대 배터리 소재로 주목 받는다. 전고체 배터리는 기존 액체 전해질 배터리에 비해 안전성과 에너지 용량이 높아 ‘꿈의 배터리’라는 별명으로 불린다.

꿈의 배터리에 실리콘을 더하면 더 완벽에 가까운 배터리가 되지 않을까. 임종우 서울대 화학부 교수와 나익천 박사과정 연구원은 실리콘 웨이퍼를 전고체 배터리 전극으로 구현하는 연구를 진행했다. 전고체 배터리 용량은 상용 리튬이온 배터리보다 2~3배 이상 높이면서 상온에서 100회 이상 안정적인 충·방전에 성공하며 안정적으로 구동이 가능함을 입증했다. 이번 연구결과는 국제 학술지 국제 학술지 ‘ACS 에너지 레터스’에 실렸다.

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