KPI뉴스 - 포스텍 연구팀, 고니켈 양극재 내부에 구조 지지대 만드는 기술 개발

  • 흐림영광군26.0℃
  • 흐림청주28.7℃
  • 흐림안동28.3℃
  • 흐림남원28.5℃
  • 흐림강진군27.5℃
  • 구름많음파주27.5℃
  • 구름많음보은28.0℃
  • 흐림고흥27.9℃
  • 흐림상주26.6℃
  • 맑음태백30.5℃
  • 구름많음광양시28.8℃
  • 흐림임실26.3℃
  • 흐림세종28.0℃
  • 맑음영월27.9℃
  • 맑음인제27.6℃
  • 흐림순창군28.5℃
  • 구름많음춘천28.2℃
  • 흐림부산29.9℃
  • 맑음속초32.5℃
  • 흐림북부산31.2℃
  • 흐림순천27.6℃
  • 흐림양산시31.8℃
  • 구름많음원주28.7℃
  • 흐림울산30.8℃
  • 흐림문경28.7℃
  • 흐림구미30.5℃
  • 흐림추풍령27.5℃
  • 흐림제주27.7℃
  • 흐림고창군26.5℃
  • 구름많음영덕33.6℃
  • 흐림양평26.8℃
  • 흐림북창원29.7℃
  • 흐림성산28.2℃
  • 구름많음철원27.6℃
  • 맑음대관령26.9℃
  • 구름많음홍천28.5℃
  • 흐림서청주27.9℃
  • 구름많음포항31.0℃
  • 흐림부안27.3℃
  • 구름많음부여27.8℃
  • 구름많음강화27.3℃
  • 구름많음인천27.3℃
  • 구름많음정선군27.7℃
  • 구름많음충주28.0℃
  • 비전주28.1℃
  • 흐림고창26.6℃
  • 흐림남해27.2℃
  • 흐림함양군29.8℃
  • 흐림거창29.9℃
  • 흐림의성28.4℃
  • 구름많음이천28.0℃
  • 구름많음청송군29.3℃
  • 흐림금산29.5℃
  • 맑음봉화28.4℃
  • 흐림완도26.4℃
  • 구름많음경주시30.9℃
  • 흐림정읍28.5℃
  • 흐림해남25.3℃
  • 맑음울릉도29.6℃
  • 흐림광주29.0℃
  • 흐림장수27.3℃
  • 흐림거제27.8℃
  • 흐림통영28.0℃
  • 구름많음영주28.3℃
  • 박무서울27.6℃
  • 흐림군산25.5℃
  • 구름많음북춘천27.7℃
  • 맑음강릉34.0℃
  • 흐림산청28.3℃
  • 흐림밀양30.7℃
  • 흐림서귀포26.8℃
  • 흐림김해시29.1℃
  • 흐림수원28.0℃
  • 흐림진도군22.9℃
  • 흐림대구30.5℃
  • 구름많음의령군30.0℃
  • 구름많음백령도25.7℃
  • 흐림서산26.4℃
  • 흐림합천28.8℃
  • 맑음동해29.8℃
  • 흐림흑산도23.4℃
  • 흐림동두천27.3℃
  • 흐림보성군28.6℃
  • 맑음북강릉34.6℃
  • 흐림여수27.8℃
  • 흐림보령26.5℃
  • 맑음울진27.7℃
  • 흐림진주27.6℃
  • 흐림고산25.9℃
  • 흐림창원29.6℃
  • 흐림장흥28.0℃
  • 흐림홍성27.5℃
  • 흐림영천28.4℃
  • 구름많음대전28.7℃
  • 구름많음제천26.9℃
  • 비목포25.5℃
  • 흐림천안27.7℃

포스텍 연구팀, 고니켈 양극재 내부에 구조 지지대 만드는 기술 개발

장영태 기자
기사승인 : 2026-07-16 10:01:31
양극재 내부의 원자 배열 자체를 정밀하게 제어해 소재의 안정성 높여
차세대 전기차 배터리 수명·안전성, 동시 끌어올리는 새로운 설계원리 기대

포스텍 연구팀이 전기차 배터리의 핵심 소재인 고니켈 양극재 내부에 '원자 수준의 기둥' 역할을 하는 안정화 구조를 형성해 배터리 수명과 안전성을 높이는 기술을 개발했다.

 

▲ 포스텍 화학공학과·배터리공학과 조창신 교수(왼쪽), 포스텍 배터리공학과 박사과정 오지웅 씨. [포스텍 제공]

 

 포스텍은 화학공학과·배터리공학과 조창신 교수, 배터리공학과 박사과정 오지웅 씨 연구팀이 전기차 배터리의 핵심 소재인 고니켈 양극재의 구조를 안정시키는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

 

이번 연구 성과는 에너지 저장 분야 국제 학술지 '에너지 스토리지 머티리얼즈'에 게재됐다.

 

전기차 배터리 성능은 양극재에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. 그중 '고니켈 양극재'는 적은 양으로도 많은 에너지를 저장할 수 있어 전기차와 차세대 에너지 저장장치 핵심 소재로 주목받고 있다.

 

문제는 니켈을 많이 넣을수록 충방전할 때 결정 구조가 불안정해지면서 배터리가 오히려 잘 망가진다. 특히, 높은 전압으로 충전할 때 양극재 내부 원자 배열이 한쪽으로 수축하는데 이때 산소가 빠져나오면서 미세한 균열이 생겨 배터리 용량 감소와 안전성 저하를 유발했다.

 

기존에는 몰리브덴처럼 강한 양전하를 띠는 원소를 이용해 구조를 붙잡아 두려 했지만 이러한 원소들이 주로 양극재 입자 가장자리에 몰려 있어 정작 안쪽까지는 손을 쓰지 못했다.

 

▲ 입자 전반 양이온 앵커링 구조를 통한 c-축 변형 억제 및 고전압 구조 안정성 향상 모식도. [포스텍 제공]

 

연구팀은 양극재 입자 전체에 골고루 힘을 실어주는 방법을 개발했다. 양이온 계면활성제인 'CTAB(세틸트라이메틸암모늄 브로마이드)'를 이용해 몰리브덴 이온을 양극재 입자 구석구석까지 고르게 퍼뜨리는 데 성공했다.

 

그 결과 양극재 내부에서 니켈 이온이 리튬층 사이사이에 일정한 간격으로 자리 잡는 '양이온 앵커링' 구조가 만들어졌다.

 

분석 결과, 연구팀이 만든 코발트 없는 고니켈 양극재는 높은 전압에서도 구조가 잘 무너지지 않았고 300번을 충전하고 방전해도 처음 용량의 약 90%를 그대로 유지했다.

 

또한 산소가 빠져나오면서 생기는 가스 발생량도 크게 줄어 수명과 안전성을 동시에 잡았다.

 

가격이 비싸고 자원 확보도 쉽지 않은 코발트를 빼고도 오래 버티는 배터리를 만들 수 있다는 것은 전기차 산업에 반가운 소식이다. 배터리 원가를 낮추면서도 수명과 안전성은 오히려 높일 수 있는 길이 열린 셈이다.

 

조창신 교수는 "양극재 내부의 원자 배열 자체를 정밀하게 제어해 소재의 안정성을 높였다"며 "차세대 고에너지 밀도 전기차 배터리 수명과 안전성을 동시에 끌어올리는 새로운 설계 원리가 될 것으로 기대한다"고 말했다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]