조선대(총장 민경돈)는 강현철 신소재공학과 교수팀이 이종원 대구경북과학기술원 교수팀과 함께 전기자동차에 가장 많이 탑재되고 있는 리튬이온배터리의 충전 및 방전과정 안정성을 향상시키는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.
공동 연구팀은 리튬이온배터리의 한계를 극복하기 위한 기술을 설계하고 시연하기 위한 연구를 진행했다. 리튬이온배터리는 충전과 방전과정에서 조절이 쉽지 않은 주상결정이 형성되고 매우 큰 부피 변화가 일어나 충전용량과 수명이 단축된다. 이를 극복하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있는데, 다공성 카본 뼈대를 접목한 시도가 최근 주목을 받고 있지만, 낮은 기공효율과 불균일한 리튬도금이 한계로 지적돼 왔다.
연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 구리 기판에 매우 얇은 은을 증착한 후 금속-유기물 뼈대로 구성된 전극을 설계해 매우 우수한 충전 및 방전 안정성을 구현했다. 실시간 방사광 X-선 회절 기법을 이용한 분석결과, 충전 및 방전 과정에서 균일하게 분포하고 있는 은 원자가 리튬이온과 반응해 리튬-은 화합물을 형성함으로써 전극의 모든 영역에서 물리화학적 안정성이 크게 향상됨을 규명했다.
강현철 교수는 “이번 연구가 은 나노층의 역할과 리튬이온배터리의 성능향상을 규명하기 위한 이론 및 실험적 가이드라인을 제시한 연구결과로 평가된다”며 “다양한 배터리의 설계 및 플랫폼 시연 연구에 고성능 고에너지 방사광 X-선 실험 기법을 적용한 사례로 평가한다”고 말했다.
이번 연구결과는 국제저명학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 게재됐다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
