리튬 전지 생산 효율, 덜 정제된 리튬에서 답을 찾았다

국내 연구진이 완벽하게 정제되지 않은 리튬(Li) 원료가 오히려 리튬 이온 이차전지 생산 효율과 성능을 높이고, 가격을 낮출 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

포스텍(POSTECH)은 김용태 신소재공학과 교수와 박규영 친환경소재대학원·신소재공학과 교수 연구팀이 덜 정제된 리튬 원료를 이용해 전지 제작 공정 효율과 전지의 양극 성능을 높인 연구 결과를 발표했다고 18일 밝혔다. 연구성과는 최근 국제 학술지인 중 하나인 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.

김용태 포스텍 신소재공학과 교수(왼쪽)와 박규영 친환경소재대학원·신소재공학과 교수.

리튬 이온 이차전지는 전기자동차나 휴대폰, 노트북 등 다양한 제품에 광범위하게 사용되고 있다. 그런데, 주요 원재료인 리튬의 가격 변동이 심하고, 채굴·정제 과정에서 리튬 원료의 순도를 높이기 위한 불순물 제거 공정에 막대한 비용이 투입돼 이차전지의 경제성이 낮고, 생산이 친환경적이지 못하다는 문제가 있다.

연구팀은 이번 연구에서 리튬 원료의 순도가 이차전지 양극재의 생산과 성능에 미치는 영향을 확인했다. 일반적으로 리튬 원료 내에 있는 불순물은 이차전지의 성능을 떨어뜨린다고 알려져 최소 99.5% 이상 순도를 가지는 리튬 원료 생산을 목표로 한다.

하지만 연구팀은 리튬 원료 내 약 1%의 마그네슘(Mg) 불순물이 오히려 공정 효율을 높이며, 이차전지 수명까지도 증가시킨다는 사실을 밝혔다. 실험 결과 불순물이 완벽하게 정제되지 않은 저순도 리튬은 이차전지 생산 비용과 이산화탄소 배출을 최대 각각 19.4%와 9.0% 줄일수 있다는 것을 확인했다.

이번 연구는 한국연구재단의 미래소재디스커버리사업, 중견연구자지원 사업, 순환자원이용 희소금속 회수 공통 활용기술개발사업, 이차전지인력양성 사업 등의 지원으로 수행됐다.

포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com