400회 충·방전해도 배터리 용량 80%.. 기술 찾았다

UNIST 에너지화학과 최남순 교수팀
전기차 고용량 리튬이온전지 개발 활용

[서울신문]

최남순 UNIST 에너지화학과 교수

국내 연구진이 적은 양의 첨가제만으로 전기차 배터리의 수명과 충전 속도를 높일 방법을 개발했다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과와 화학과 공동 연구팀이 대용량 리튬이온전지의 전극 소재 불안정성을 해결할 수 있는 배터리 전해액 첨가제를 개발했다고 14일 밝혔다.

이번 첨가제 기술은 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 실렸다.

전기자동차 보급이 활발해지면서 더 빠르게 충전하고 한 번 충전으로 더 멀리 갈 수 있는 고용량 리튬이온전지에 대한 연구가 활발하다. 이를 위해 전지 전극 소재를 실리콘과 니켈 함량이 높은 하이니켈로 대체하는 기술이 주목받고 있다. 문제는 실리콘 음극은 충전과 방전 시 부피가 3배 이상 늘었다 줄었다 하는 것이 반복돼 내구성이 약하고 하이니켈 양극은 화학적으로 불안정하다.

이에 연구팀은 고분자 물질로 전해액 첨가제를 만들었다. 연구팀이 개발한 첨가제는 미량만으로도 전극에 보호막을 만드는 특징이 있다. 실리콘 음극은 반복적 부피 변화에 따른 기계적 과부하를 줄여 고속충전이 가능하게 했다. 또 하이니켈 양극에서는 내부 금속이 전해액으로 녹아 나오는 것을 막아 배터리 용량을 크게 만들어 줄 수 있다고 연구팀은 설명했다.

이번에 개발한 첨가제를 대용량 전지에 첨가하면 400회 충전과 방전을 반복하고서도 처음 용량의 81.5%를 유지하는 것으로 확인됐다. 이는 기존에 나온 전지 첨가제들보다 10~30% 이상 성능이 높은 수준이다.

최남순 에너지화학공학과 교수는 “이번 연구는 기존 첨가제의 단점을 보완해 고밀도 이차전지의 전기화학 특성을 높이고 고에너지 밀도를 갖는 리튬이온배터리 상용화에도 도움을 줄 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

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