전기차 배터리 '수명저하' 잡았다

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 전기차, ESS 등에 사용되는 리튬이온 배터리의 수명 저하문제를 산소층 재배열을 통해 해결했다.

한국연구재단은 강기석 서울대학교 교수 연구팀이 리튬이온 배터리의 전압강하와 수명저하의 원인을 찾아내고 이를 보완할 양극 소재를 개발했다고 21일 밝혔다.

연구팀은 리튬이온 배터리의 문제점을 먼저 파악했다. 리튬이온 배터리는 리튬산화물로 된 양극에서 나온 리튬이온이 양극과 음극을 오가면서 전기를 만드는데, 전기를 만드는 이온이 원래 자리로 복귀하지 않아 구조의 붕괴를 일으킨다는 것을 확인했다. 리튬이온 배터리의 전압이 약해지거나 수명이 저하되는 원인을 과학적으로 규명한 것이다.

또한 연구팀은 이같은 문제에 대한 해결책도 찾았다. 배터리 내 산소층의 층상 배열을 바꾼 양극신소재를 적용해 구조의 붕괴를 막았다. 이에 따라 전압강하의 범위가 기존 0.15V 이상에서 0.05V 이내로 3배 이상 완화됐다. 또 40사이클의 충·방전 이후에도 98.7%에 달하는 우수한 전압 안정성을 확인했다.

연구팀은 "차세대 리튬이온전극 소재의 개발이 시급한 가운데, 산소 음이온의 전기화학적 활성에 기반한 고에너지밀도 양극소재는 중요한 대안"이라며 "새로운 개념의 고에너지밀도 양극소재의 가장 큰 기술적 난제를 해결한 것은 큰 의미와 파급을 갖는다"라고 평가했다.

연구팀은 이 기술이 고에너지 밀도가 필요한 전기자동차, ESS 등에 활용될 수 있을 것으로 예상했다. 다만 "리튬과잉 소재의 상용화를 위해 합성 공정의 효율성, 탭 밀도 향상 등을 더 연구해야 한다"고 밝혔다. 이어 "고전압 대에서 산소의 안정성을 높이는 것도 우수한 수명특성을 얻기 위해 여전히 남아있는 과제"라고 답했다.

과학기술정보통신부, 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 '네이처 머티리얼즈'에 21일 게재됐다.