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머지않아 리튬 전지로 장거리 운행이 가능한 전기자동차를 만날 수 있을 것으로 기대된다.
22일 포스텍에 따르면 교내 연구팀이 차세대 고용량 양극재로 주목받고 있는 리튬 과량(Li-rich) 층상구조 물질의 합성법 조절을 통해서 500사이클 이상 충·방전이 안정적으로 유지되는 고에너지 밀도 양극 소재를 개발하는 데 성공했다. 이 연구 성과는 미국화학협회 에너지 분야 학술지 ‘ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’에 게재됐다. 이번 연구는 포스텍 신소재공학부 강병우 교수, 이정화 박사 연구팀에 의해 이뤄졌다.
전기자동차 주행거리와 충·방전 사이클은 리튬 이차 전지의 양극 소재의 특성에 의해 결정된다. 양극에서 나온 리튬이온이 양극과 음극을 오가며 전기를 만든다. 하지만 높은 충전 상태에서 많은 양의 리튬이 구조적 붕괴로 충·방전 특성과 고에너지 밀도를 유지할 수 없게 된다. 이로 인해 높은 고용량 리튬 전지의 상용화에 걸림돌이 돼왔다.
연구팀은 이러한 많은 양의 리튬이 빠지더라도 안정적인 구조를 유지할 수 있는 양극 전지를 개발해냈다. 개발된 양극 전지는 수백 사이클 동안 안정적인 고에너지를 유지할 수 있는 획기적인 성능도 기대된다.
강병우 포스텍 교수는 “이번 연구 성과는 차세대 고용량 리튬 과량 층상구조 양극의 중요한 이슈 중 하나인 사이클 특성을 비교적 간단한 공정 변화를 통해서 획기적으로 개선했다는 점, 이를 통해 차세대 리튬 과량 층상구조 양극 소재가 실제 상용화에 적용하는데 한 걸음 더 다가섰다는 데 의미가 있다”고 했다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단의 중견 연구자 지원 사업 및 방사선 기술 개발 사업 지원을 받아 진행됐다.
신동선 기자
ipda75@hanmail.net