“리튬이온전지 한계 넘었다”…영남대 연구팀 배터리 기술 세계 주목

강미숙 교수팀, ‘고속충전 양극소재 혁신’· ‘고성능 자성음극소재’ 개발

강미숙 영남대 화학과 교수. 영남대 제공

경산=박천학 기자

영남대는 강미숙 화학과 교수 연구팀이 차세대 리튬이온전지 분야에서 세계적으로 주목받는 연구 성과를 발표했다고 23일 밝혔다.

대학에 따르면 첫 번째 연구는 고속 충전 배터리의 성능을 떨어뜨리는 주요 문제 중 하나인 ‘전극–전해질 계면(CEI)의 불안정성’을 해결한 혁신적인 사례다. 연구팀은 알루미늄(Al), 플루오린(F), 탄소(C) 세 가지 원소를 동시에 코팅하는 방법으로, 리튬불화물(LiF)이 균일하게 성장하는 계면층을 만들어냈다. 이를 통해 리튬이온이 빠르고 안정적으로 이동할 수 있도록 했으며, 기존보다 10배 빠른 충전 속도에서도 안정적인 성능을 유지하는 배터리 전극을 개발했다.

이 기술은 리튬인산철(LFP) 양극 소재에 적용돼 초고속 충전 환경에서도 2000차례 이상 성능을 유지하는 것으로 확인됐다. 이 연구는 강 교수와 유지영 경북대 교수가 공동 교신저자로 참여했고 문호준 졸업생(2025년 2월 화학과 석사과정 졸업)이 제1저자로 기여했다.

두 번째 연구는 친환경 업사이클링 기술을 활용해 배터리 음극 소재를 개발한 사례다. 연구팀은 메탄 열분해 반응 후 발생한 Fe@C900(철 내포 탄소나노구조체) 촉매 잔여물을 재활용해 새로운 음극 소재를 만들었다. 이 소재는 외부 자기장을 활용해 리튬이온의 확산 경로를 스핀 정렬(spinalignment)시켜 도전재 없이도 기존 그라파이트 음극 소재보다 150% 향상된 성능을 구현했다.

이 연구는 촉매 잔여물을 고부가가치 소재로 탈바꿈시켰다는 점에서 환경 보호와 기술 혁신이라는 두 가지 목표를 동시에 달성했다는 평가를 받고 있다. 강 교수와 김기현 물리학과 교수가 공동 교신저자로, 고명석 졸업생(2025년 2월 화학과 석사과정 졸업)이 제1저자로 참여했다.

이들 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 2019년도 선정 지역혁신선도연구센터(자율형 자동차 부품소재 청색기술선도연구센터) 지원을 받아 수행됐다.

박천학 기자