KPI뉴스 - 국내 고용량 배터리 소재 개발…"전기차 주행거리 향상"

  • 맑음천안21.5℃
  • 맑음진주24.0℃
  • 맑음통영24.0℃
  • 맑음성산23.7℃
  • 맑음이천22.4℃
  • 맑음영주22.0℃
  • 맑음고산22.4℃
  • 맑음금산23.1℃
  • 맑음제주23.9℃
  • 맑음임실20.8℃
  • 맑음보은21.1℃
  • 흐림태백16.2℃
  • 맑음김해시25.6℃
  • 구름많음울진20.9℃
  • 맑음정읍22.3℃
  • 맑음거창22.7℃
  • 맑음홍천21.2℃
  • 맑음양평20.9℃
  • 맑음서울22.2℃
  • 구름많음정선군19.9℃
  • 맑음순천23.0℃
  • 맑음북부산24.2℃
  • 구름많음울릉도19.0℃
  • 구름많음영덕19.8℃
  • 맑음보성군24.9℃
  • 구름많음영천22.3℃
  • 맑음보령23.9℃
  • 맑음의령군25.0℃
  • 구름많음원주21.7℃
  • 맑음백령도20.0℃
  • 맑음봉화20.0℃
  • 흐림북강릉18.5℃
  • 맑음함양군24.3℃
  • 맑음강화21.7℃
  • 맑음문경22.7℃
  • 맑음고창군22.8℃
  • 맑음안동21.6℃
  • 맑음제천22.0℃
  • 맑음구미24.2℃
  • 구름많음대관령15.0℃
  • 맑음남해23.0℃
  • 맑음영월22.3℃
  • 맑음거제24.9℃
  • 맑음순창군21.8℃
  • 맑음북춘천20.4℃
  • 맑음목포22.4℃
  • 맑음광주23.3℃
  • 맑음광양시24.6℃
  • 맑음홍성23.5℃
  • 맑음충주21.5℃
  • 구름많음서귀포24.1℃
  • 맑음강진군24.9℃
  • 맑음고흥23.7℃
  • 맑음해남24.1℃
  • 흐림동해18.7℃
  • 구름많음장수21.8℃
  • 맑음밀양25.7℃
  • 맑음철원20.9℃
  • 맑음부여22.3℃
  • 맑음부안23.0℃
  • 맑음완도24.7℃
  • 맑음춘천21.9℃
  • 맑음동두천21.6℃
  • 맑음남원22.5℃
  • 맑음청주23.2℃
  • 맑음군산22.4℃
  • 구름많음포항20.3℃
  • 맑음창원25.8℃
  • 맑음수원23.0℃
  • 구름많음의성23.0℃
  • 구름많음경주시22.6℃
  • 맑음산청24.3℃
  • 구름많음울산21.9℃
  • 맑음합천23.8℃
  • 맑음대구24.6℃
  • 맑음세종22.6℃
  • 구름많음청송군22.9℃
  • 흐림강릉18.6℃
  • 맑음부산24.4℃
  • 맑음여수23.1℃
  • 맑음장흥24.3℃
  • 맑음인제20.1℃
  • 맑음영광군23.0℃
  • 맑음진도군23.0℃
  • 맑음전주23.3℃
  • 맑음속초20.9℃
  • 맑음상주22.8℃
  • 맑음고창23.0℃
  • 맑음추풍령21.7℃
  • 맑음서산22.6℃
  • 맑음인천22.0℃
  • 맑음흑산도23.1℃
  • 구름많음양산시25.6℃
  • 맑음대전23.2℃
  • 맑음북창원24.7℃
  • 맑음서청주22.2℃
  • 맑음파주21.0℃

국내 고용량 배터리 소재 개발…"전기차 주행거리 향상"

김혜란
기사승인 : 2021-03-03 15:04:14
카이스트 연구팀, 현재보다 용량 25% 큰 소재 개발

국내 연구팀이 현재 사용되는 전기차 배터리와 비교해 20% 이상 에너지 밀도가 높으면서 안정성을 유지하는 고용량의 '리튬 과잉 양극 소재'를 개발했다.

전기차의 최대 단점은 상대적으로 짧은 주행거리다. 주행거리를 늘리기 위해서는 배터리를 많이 탑재해야 하는데, 이는 차체의 무게와 가격을 증가시키는 문제가 있다. 이에 따라 같은 무게에 더 많은 에너지를 저장해 주행거리를 늘릴 수 있는 고용량 배터리 개발이 과제다. 

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 조은애 교수팀이 기존 리튬이온 배터리보다 리튬을 많이 넣어 용량을 높인 양극 소재를 개발했다고 3일 밝혔다. 연구팀은 "전체 공정이 비교적 간단해서 대량생산에도 적합한 배터리 신소재를 개발했다"며 "전기차에 적극 응용할 수 있다"고 설명했다.

▲ 삼성SDI의 배터리가 탑재된 BMW의 전기차 가상도 [삼성SDI 제공]


현재 전기차 배터리에는 니켈 함량이 높은 '하이니켈' 양극 소재가 사용되는데, 1g당 용량이 200mAh(밀리암페어시)이다.

연구팀은 이 소재보다 25% 많은 에너지를 저장할 수 있는 리튬 과잉 양극 소재를 대안으로 제시했다.

하지만 연구팀이 개발한 리튬 과잉 양극 소재는 안정성이 떨어진다는 문제가 있다. 첫 충전과 방전 사이 시기에 산화물을 구성한 산소가 돌이킬 수 없는(비가역적인) 환원 반응을 일으키면서 빠져나간다. 이렇게 되면 산화물 양극재의 구조를 무너뜨리고 배터리 성능을 떨어뜨린다.

연구팀은 양극 소재 표면에 바나듐 이온을 첨가해 문제를 해결했다. 그 결과 리튬 과잉 양극 소재의 안정성을 높이게 됐다.

리튬 과잉 양극 소재가 첫 충·방전에서 69%의 낮은 가역성을 갖지만, 바나듐을 도핑한 리튬 과잉 양극 소재는 첫 충·방전 시 81%에 달하는 높은 가역성을 나타냈으며, 100번 이상의 충·방전 이후에도 92%에 달하는 안정성을 확인했다.

동대 이용주 박사가 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 재료 분야 저명 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스' 1월 29일자 온라인판에 게재됐다.

KPI뉴스 / 김혜란 기자 khr@kpinews.kr

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]