전기차 배터리 수명 늘릴 '리튬이온 양극소재' 개발
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전기차 배터리 수명 늘릴 '리튬이온 양극소재' 개발
  • 임춘호 기자
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  • 승인 2020.01.21 08:34
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서울대 강기석 교수팀 "반복 충·방전에도 전압강하 폭 미미"

한국연구재단은 서울대 강기석 교수 연구팀이 대용량 리튬이온 배터리의 문제점을 개선할 양극소재를 개발했다고 21일 밝혔다.

전기차 시장이 빠르게 성장하면서 주행 거리를 늘리기 위한 대용량 리튬이온 배터리 연구가 활발히 진행되고 있다.

리튬 이온 양이 많아 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있는 리튬 과잉 양극소재가 주목받고 있지만, 지속적인 충전과 방전 과정에서 작동 전압이 급격히 떨어지는 단점이 있다.

연구팀은 이 같은 전압 강하와 수명 저하 원인을 찾아내고 이를 보완할 양극 소재를 개발했다.

에너지 밀도를 높이기 위해 니켈, 코발트, 망간을 함유한 양극재에서 니켈 함량을 높인 차세대 '하이-니켈 소재'에 주목했다.

연구팀은 하이-니켈 소재의 니켈 함량을 높이는 대신 리튬이 함유된 전이 금속층과 리튬층을 번갈아 쌓은 뒤 산소층을 재배열함으로써 효율을 높인 리튬 과잉 양극소재를 개발했다.

이 양극소재의 전압 강하 폭은 40차례 충·방전에도 0.05V 이내였다. 기존 소재는 3배인 0.15V 넘게 전압이 떨어졌다.

새로 개발한 양극소재의 전압 안정성은 98.7%에 달하는 것으로 나타났다.

이 같은 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 머티리얼즈'(Nature Materials) 이날 자에 실렸다.

신소재가 지속적인 충·방전에도 전압 강하율이 줄어든 모습[한국연구재단 제공]
신소재가 지속적인 충·방전에도 전압 강하율이 줄어든 모습[한국연구재단 제공]

 


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