전기차 배터리용 고용량 양극소재 개발...부경대 오필건 교수팀

전기자동차 등에 사용되는 리튬이온전지의 용량을 대폭 높이는 양극소재가 개발돼 주목받고 있다.

부경대 오필건(인쇄정보공학과) 교수팀은 리튬이온전지의 수명이 단축되는 열화현상에 대한 메커니즘을 규명하고, 현재 상용화된 리튬이온전지보다 용량이 50 % 높은 소재의 수명 특성을 크게 개선하는 데 성공했다고 9일 밝혔다.

오 교수의 연구결과에 따르면 니켈 조성이 80 %인 양극 소재 안에서 니켈 전이금속이 충‧방전 과정 중 용출되고, 이로 인해 양극 활물질뿐만 아니라 음극 표면에 저항층을 형성, 소재의 수명을 단축시키는 것으로 나타났다.

리튬이온전지의 양극소재에 포함되는 니켈 함량을 현재 50%에서 80%까지 증가시키면 전지의 용량이 증가하지만, 니켈 함량이 높아짐에 따라 양극소재의 수명이 단축되는 열화현상이 가속화되는 문제점이 있었다.

오 교수는 이를 해결하기 위해 양극 소재 표면에 나노 크기의 코발트옥사이드 결정 물질을 코팅했다. 그 결과 양극 활물질 구조에서 니켈 전이금속의 용출이 억제돼 소재의 수명이 크게 향상되는 것으로 나타났다.

오 교수는 울산과학기술원(UNIST) 조재필 교수팀과 공동으로 연구를 진행, 이 같은 성과를 얻었다.

이 연구 결과를 담은 논문은 최근 임팩트팩터(IF) 29.5인 에너지 분야의 저명 학술지 EES 온라인판에 게재됐고, 네이처 미디어를 통해 리서치 하이라이트로 소개되기도 했다.

오 교수는 “이번 연구로 전기자동차용 리튬이온전지에 니켈 함량이 80% 이상인 니켈 레이어드 소재의 적용을 앞당기는 계기가 될 것으로 기대한다”고 말했다.

부산=윤봉학 기자 bhyoon@kmib.co.kr

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