고려대, 이차전지 성능 높이는 ‘단결정 양극재’ 개발

[이데일리 신하영 기자] 고려대 연구진이 이차전지 성능을 높이는 단결정 양극 소재를 개발했다.

사진=고려대 제공

고려대는 강용묵(사진) 신소재공학부 교수팀이 이러한 연구 성과를 거뒀다고 11일 밝혔다. 연구 결과는 에너지 분야 저명 국제학술지(Energy & Environmental Science)에 게재됐다.

연구팀이 개발한 단결정 양극재는 우리나라의 주력 기술인 NCM(니켈·코발트·망간) 양극재에 적용하는 기술이다. NCM 양극재를 전기차에 활용할 경우 LFP(리튬·인산·철) 양극재 기반 전기차에 비해 에너지 밀도가 높고 충전 후 주행거리가 우수하다.

다만 기존의 다결정 기반 NCM 양극재의 경우 충전·방전 시 입자가 받는 스트레스로 인해 수명이 단축되는 문제점이 있었다. 이를 해결하고자 제시된 단결정 양극재는 충·방전 시 스트레스를 낮출 수 있어 다결정 대비 우수한 수명 특성을 보인다.

강 교수팀은 리튬염의 리튬 및 산소 화학 포텐셜을 조절해 단결정 양극재의 노출면을 제어하는 기술을 개발했다. 특히 노출면에 따른 전기화학적 특성 변화를 체계적으로 분석함으로써 NCM 양극재의 출력·수명 특성을 동시에 향상하는 방법을 제시했다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구자사업 등의 지원을 받아 수행했으며, 연세대 이용민 교수팀이 연구진으로 침여했다. 연구팀은 “이번 연구는 단결정 양극 소재 특정 노출면 조절이 해당 소재의 여러 가지 전기화학적 특성을 동시에 최적화하기 위한 핵심 인자임을 증명한 것”이라며 “향후 여러 단결정 양극 소재 개발에 중요한 기술적 토대가 될 것”이라고 기대했다.