기존 전지보다 출력은 5배 이상, 수명은 3배 이상 향상된 고성능 리튬이온 2차전지가 개발됐다.
KAIST(총장 서남표)는 EEWS 대학원 최장욱 교수와 김주성 연구원이 나노기술을 이용해 새로운 형태의 고성능 리튬이온 2차전지 양극소재를 개발하는 데 성공했다고 27일 밝혔다.
전기차의 경우 그동안 배터리 성능이 모터 출력을 따라가지 못해 가속이 굼뜨는 단점을 개선할 것으로 기대됐다.
연구진이 개발한 리튬-망간계 양극소재는 풍부한 원료와 저렴한 가격, 친환경성 등 장점이 많지만 수명이 1∼2년에 불과한 단점이 있었다. 이를 반응 온도 조절로 극복했다.
연구진은 망간산화물이 만들어지기 직전 나노소재를 합성하는 단계에서 반응온도를 조절했다. 이 결과 결정면이 220℃에서 망간이온의 용출이 억제되는 `결정면`(원자의 규칙적인 배열)과 리튬이온 이동을 원활하게 하는 특정방향 `면`이 동시에 존재한다는 것을 발견했다.
바로 이 결정면이 수명과 출력을 동시에 향상시키는 것. 실험결과 출력은 5배 이상 향상되면서 수명은 3배 이상 높아졌다는 것이 연구진의 설명이다. 이와 함께 가장 취약한 것으로 알려진 고온 수명 특성도 10배 이상 개선된 것을 확인했다.
최장욱 교수는 “배터리에 10마이크로미터 수준의 덩어리 입자로 존재했던 리튬망간계 양극소재를 수백 나노 수준에서 결정면을 제어함으로써 출력과 수명을 모두 획기적으로 개선했다”며 “2∼3년 내 상용화할 계획”이라고 말했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com
