한인 교수가 참여한 다국적 연구팀이 리튬이온전지에 리튬을 덜 사용하고도 성능은 더 우수하게 만들어 주는 리튬부족형 산화물 양극 재료를 개발했다.
조성진 미국 노스캐롤라이나주립대 교수는 오규환 서울대 교수, 미국 북서태평양 국립에너지연구소 등과 공동으로 기존의 리튬이온전지보다 리튬을 10% 적게 사용해도 성능은 3% 이상 우수한 산화물 양극 재료를 개발했다고 28일 밝혔다. '스프레이 건조법'이라는 새로운 금속 전구체 합성법으로 리튬 확산 소결 시간을 단축하는 방식을 적용했다.
연구 결과는 에너지 분야 권위지인 '어드밴스드 서스테이너블 시스템스' 6월호에 게재했다.
리튬이차전지는 여러 이온을 수용액이나 비수용액에 동시에 침전시키는 공침법으로 전극으로 활용할 금속 전구체를 합성한다. 이 공법은 리튬의 양이 금속보다 적으면 전지로서의 성능을 발휘할 수 없어 리튬을 많이 사용해야 한다.
연구팀은 스프레이 건조법을 고안, 충·방전을 반복해도 리튬 손실이 적은 양극 소재를 개발했다.
리튬을 10% 적게 사용한 리튬 부족형 양극 소재를 실험한 결과 상온에서 250회 충·방전하는 동안 리튬 과다형 재료에 비해 성능은 3% 이상 우수한 것으로 나타났다. 60도로 온도를 올리면 성능이 14% 이상 우수했다.
조성진 교수는 “리튬 부족형 양극 소재 개발은 재료 가격뿐만 아니라 공정비를 대폭 낮춰 준다”면서 “리튬이차전지 가격의 약 22%를 차지하는 리튬 양극 재료 비중을 17% 이하로 낮추는 중요한 원천 기술이 될 것”이라고 설명했다.
정재훈기자 jhoon@etnews.com
