전기차 배터리용 고용량 양극소재 개발 ‘주목’

전기자동차 등에 사용되는 리튬이온전지의 용량을 대폭 높이는 양극 소재가 개발돼 주목받고 있다. 9일 부경대학교에 따르면 이 대학 오필건 인쇄정보공학과 교수는 리튬이온전지의 수명이 단축되는 열화현상에 대한 메커니즘을 규명하고, 현재 상용화된 리튬이온전지보다 용량이 50 % 높은 소재의 수명 특성을 크게 개선하는 데 성공했다. 오 교수의 연구결과를 보면 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 논문(A highly stabilized nickel-rich cathode material by a nanoscale epitaxy control for high-energy lithium-ion batteries)은 최근 임팩트팩터(IF) 29.5인 에너지 분야의 저명 학술지 EES(Energy & Environmental Science) 온라인판에 게재됐고, 네이처 미디어를 통해 리서치 하이라이트(research highlight)로 소개되기도 했다. 오 교수는 “이번 연구로 전기자동차용 리튬이온전지에 니켈 함량이 80% 이상인 니켈 레이어드 소재의 적용을 앞당기는 계기가 될 것으로 기대한다”고 말했다.
/부산=조원진기자 bscity@sedaily.com