리튬이온배터리의 수명을 획기적으로 늘리고 성능까지 높일 수 있는 기술이 개발됐습니다.

한국연구재단은 울산과학기술원(UNIST) 이현욱 교수팀이 IBS 로드니 루오프 교수·성원경박사, 강원대 진성환 교수, 미국 UCLA 위장 리 교수 와 함께 '급속 줄 가열(rapid Joule heating)' 기반의 새로운 소결 공정을 제안했습니다.

연구진을 이 기술을 이용해 차세 리튬이온배처리 소재인 하이니켈 양극재의 미세구조 결함을 제어하고 수명과 성능을 향상시키는 데 성공했습니다.

하이니켈 양극재는 니켈 함량이 80% 이상인 차세대 리튬이온 배터리 소재로, 전기차와 고속 충전 전지에 널리 쓰입니다.

하지만 고온 소결 과정에서 구조가 쉽게 변형되고, 저온에서는 미세 기공이 생겨 수명과 성능이 떨어지는 한계가 있었습니다.

연구팀은 소결 과정의 미세구조 결함이 성능 저하의 핵심 원인임을 분석하고, 수초 만에 재료를 고온에 도달시키는 급속 줄 가열 방식을 도입했습니다.

이를 통해 입자들 뭉쳐 하나의 큰 덩어리로 성장하지 않고 작은 입자들이 치밀하게 응집되도록 유도함으로써 비정상적인 입자 성장과 기공 형성을 억제하고, 배터리의 수명과 기계적 안정성을 동시에 향상시켰습니다.

이현욱 교수는 "이번 연구는 단순히 열처리 조건을 바꾼 것이 아니라, 하이니켈 양극재의 소결 거동 원리를 근본적으로 분석하고 실험적으로 검증한 데 의미가 있다"고 밝혔습니다.

연구진은 앞으로 다양한 전극 소재의 가공 공정 최적화에도 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

이번 연구 결과는 국제학술지, 어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials) 8월 4일자 온라인판에 실렸습니다.

TJB 대전방송