리튬이온전지 안정성·성능 높이는 '희생양극 소재' 개발

성균관대·경희대 연구팀, 고성능 리튬이온전지 설계 가이드라인 제시

(대전=연합뉴스) 정찬욱 기자 = 국내 연구진이 리튬이온전지의 안정성과 성능을 높일 수 있는 원천기술을 개발했다.

한국연구재단은 성균관대 에너지과학과 윤원섭 교수와 경희대 정보전자신소재공학과 박민식 교수 공동연구팀이 리튬이온전지에 많은 리튬을 안정적으로 제공할 수 있는 희생양극 소재를 개발했다고 14일 밝혔다.

희생양극 소재는 풍부한 양의 리튬이온을 제공해 음극 소재에 의한 리튬이온 손실을 효과적으로 보상할 수 있게 하는 소재다.

고용량 리튬이온전지 상용화를 위해서는 실리콘 기반 음극 소재 적용이 필수적이지만, 이 소재는 초기 충전 과정에서 SEI 층(양·음극 표면에 생성되는 층)이 형성되면서 다량의 리튬이온이 소모돼 성능이 떨어지는 문제가 있다.

풍부한 양의 리튬을 제공할 수 있는 희생양극 소재가 해결 방안으로 제시되고 있지만, 이 소재 역시 초기 충전 과정에서 음이온의 산화·환원 반응으로 발생하는 다량의 산소 가스가 리튬이온전지의 셀 성능에 안 좋은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

연구팀은 고도화된 방사광가속기 기반 분석을 통해 희생양극 소재 초기 충전 과정에서의 전기화학적 반응기구를 명확히 규명, 다량의 산소 가스 발생을 억제해 리튬을 안정적으로 제공할 수 있는 기술을 개발했다.

연구팀은 "이번 연구로 희생양극 소재를 적용한 고성능 리튬이온전지 설계에 대한 가이드라인을 제시할 수 있을 것으로 전망된다"고 말했다.

연구 결과는 재료 분야 세계적 권위지인 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈'에 지난달 10일 표지논문으로 실렸다.

jchu2000@yna.co.kr

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