KAIST, 차세대 배터리 수명연장 소재 개발..전기차 주행거리 향상 기대
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최근 국내에 전기자동차 보급이 활성화되고 있는 가운데 국내 연구진이 고용량 차세대 배터리 수명을 향상시킬 수 있는 소재를 개발했다.
KAIST는 신소재공학과 조은애교수 연구팀이 현재 사용되고 있는 배터리 양극재와 비교해 20% 이상 에너지 밀도가 높으면서 안정성을 유지하는 고용량의 리튬과잉 양극소재를 개발했다고 3일 밝혔다.
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(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 최근 국내에 전기자동차 보급이 활성화되고 있는 가운데 국내 연구진이 고용량 차세대 배터리 수명을 향상시킬 수 있는 소재를 개발했다.
KAIST는 신소재공학과 조은애교수 연구팀이 현재 사용되고 있는 배터리 양극재와 비교해 20% 이상 에너지 밀도가 높으면서 안정성을 유지하는 고용량의 리튬과잉 양극소재를 개발했다고 3일 밝혔다.
특히, 전체 공정이 비교적 간단해서 대량생산에도 적합한 이 배터리 양극신소재는 전기자동차에 응용 가능할 것으로 기대된다.
현재 전기자동차 배터리에는 니켈 함량이 높은 `하이니켈(Ni)' 양극소재가 사용되고 있다. 그러나 하이니켈 양극소재로는 주행거리 향상에 한계가 있다.
이에 연구팀은 하이니켈 양극소재의 대안으로 리튬과잉 양극소재를 제안했다.
연구팀은 비가역적 산소반응이 주로 발생하는 양극재 표면에 선택적으로 바나듐(V) 이온을 도핑하는 기술을 개발해 리튬과잉 양극소재의 안정성을 높이는 데 성공했다.
리튬과잉 양극소재가 첫 충·방전에서는 69%의 낮은 가역성을 갖지만, 바나듐을 도핑한 리튬과잉 양극소재는 첫 충·방전 시 81%에 달하는 높은 가역성을 나타냈다. 특히, 100 사이클의 충·방전 이후에도 92%에 달하는 안정성을 확인했다.
조은애 교수는 “도핑된 바나듐 이온이 양극소재 내 산소이온의 전자구조를 변화시켜 충·방전 시 가역적인 산화·환원반응이 가능하게 했다”며 “전체 공정이 비교적 간단해서 대량생산에도 적합하다ˮ고 말했다.
이번 연구 결과는 재료분야 저명 국제학술지 `어드밴스드 사이언스' 2021년 1월29일자 온라인판에 게재됐다.
km5030@news1.kr
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