전기차 충방전 반복시 배터리 용량 감소 문제 잡았다

KAIST 연구진, 새로운 첨가제 기술 개발

게티이미지뱅크

국내 연구팀이 배터리 충방전 횟수 증가에 따른 용량 감소 문제를 해결할 수 있는 전기차 배터리 첨가제 기술을 개발했다. 

KAIST는 최남순 생명화학공학과 교수와 곽상규 고려대 교수, 홍성유 울산과학기술원(UNIST) 교수 연구팀이 이 같은 첨가제 기술을 개발해 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 4일 온라인으로 공개했다고 19일 밝혔다. 

실리콘 음극 물질은 전기차 배터리로 쓰이는 리튬이온전지의 차세대 소재로 주목 받는다. 흑연보다 10배 가량 높은 에너지 밀도를 보인다. 실리콘 음극은 리튬이온과의 합금반응을 통해 발생하는 부피 변화가 최대 400%다. 400% 정도 팽창과 축소를 반복하는 것이다. 이 과정에서 균열이 발생해 용량이 감소한다. 

이런 문제점을 막기 위해 첨가제를 사용한다. 현재 불소화 물질인 ‘플루오르에틸렌 카보네이트’가 주로 쓰인다. 그러나 이 첨가제는 고온 안정성이 떨어진다. ‘비닐렌 카보네이트’란 물질도 쓰이는데 같은 약점을 갖고 있다. 

연구팀은 개발한 첨가제는 이런 단점을 보완했다. 전기차 구동 온도 45도에서 300회의 반복적 충방전을 해도 배터리 초기 용량의 72.5%를 유지할 수 있도록 한다. 비닐렌 카보네이트는 같은 조건에서 54%, 플루오르에틸렌 카보네이트는 38% 용량을 유지한다. 

연구팀은 “배터리 충방전 횟수 증가에 따른 급격한 용량 감소 문제를 해결할 수 있는 새로운 기술”이라며 “기존 상용 첨가제들의 한계를 극복했다”고 밝혔다.

이번 연구는 남희범 현대차 연구원과 전민호 한국화학연구원 연구원도 참여했다. 연구 역시 현대차 지원을 받아 수행됐다.
 

[고재원 기자 jawon1212@donga.com]