차세대 전기차 배터리, 값싸고 성능 좋고 수명까지 긴 양극재 나왔다

서동화 UNIST 에너지화학공학과 교수

서동화 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수(사진)가 국제 공동 연구를 통해 차세대 전기차 배터리에 사용할 수 있는 새로운 양극재 기술을 찾아냈다. UNIST 제공

국내 연구진이 고가의 차세대 전기차 배터리 양극재를 값싼 소재로 대체할 수 있다는 사실을 처음 확인했다. 

울산과학기술원(UNIST)은 서동화 에너지화학공학과 교수팀이 이진혁 캐나다 맥길대 재료공학부 교수, 미국 쥐리 MIT 재료과학및엔지니어링 교수 등과 국제 공동 연구를 진행해 이 같은 사실을 알아냈다고 9일 밝혔다. 

그간 무질서 암염(Disordered rock-salt) 물질은 차세대 배터리 양극 소재로 각광 받아 왔다. 상용 소재 대비 충전 용량이 30~50% 수준으로 높아 전기차뿐만 아니라 신재생에너지 발전 전력을 저장할 대용량 배터리 소재로 적합하기 때문이다. 

문제는 기존의 무질서 암염 물질은 리튬 비율을 35% 이상 써야 전극의 성능이 좋아지고, 코발트, 니켈 등 고가의 희귀금속도 다량 포함돼야 한다는 단점이 있었다. 고가의 희귀금속이 많이 사용될수록 배터리 가격은 비싸진다. 코발트와 니켈은 전기차 배터리 셀 가격의 20% 이상을 차지한다. 

연구팀은 고가의 희귀금속 대신 망간과 바나듐을 사용해 무질서 암염 소재를 만들어 배터리 양극재로 쓰면 리튬 함량을 줄여도 고용량 전극의 성능을 그대로 유지할 수 있다는 사실을 알아냈다. 수명도 기존보다 2배 이상 늘어났다. 

이번 연구로 향후 고가의 배터리 양극재를 값싼 고성능 무질서 암염 소재로 대체할 가능성이 생겼다. 서 교수는 “무질서 암염 소재가 상용화된다면 전기차뿐 아니라 신재생에너지 발전량 증가에 따른 대형 배터리 소재에 대한 수요를 충족할 수 있을 것”이라고 말했다. 

연구결과는 에너지 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스’ 6일자에 실렸다.  

[이현경 기자 uneasy75@donga.com]