국내 연구진이 전기차 배터리 주행거리를 2배 가까이 늘릴 수 있는 기술을 개발했다.
박경수 대구경북과학기술원(DGIST) 화학물리학과 교수 연구팀은 박광진 가천대 교수팀과 공동 연구를 통해 전기차 배터리의 핵심 부품인 양극재 성능을 향상하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지인 ‘ACS Nano’에 게재됐다.
양극재는 리튬이온 배터리의 핵심 구성 요소로서 배터리 용량과 수명, 출력 특성, 안정성을 결정한다. 특히 니켈 함량이 높은 NCM(니켈·코발트·망간) 양극재는 기존 소재보다 많은 에너지를 저장할 수 있어 주행거리를 늘릴 수 있는 장점이 있다. 그러나 니켈 함량이 많아지면 반복적인 충·방전 과정에서 입자 균열과 용량 감소가 발생하고 가스가 다량 배출돼 안전성이 떨어지는 문제점이 있었다.
연구팀은 성능 저하와 가스 발생 원인을 분석한 결과, 낮은 초기 충전 전압에서 표면에 나노 크기의 공극이 형성되면서 배터리 성능이 저하된다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 또 초기 활성화 충전 전압을 높이는 간단한 방법으로 양극재의 구조적 붕괴나 성능 저하를 막을 수 있음을 입증했다. 기존의 복잡한 도핑이나 표면 처리 공정이 필요 없어진 셈이다.
박경수 교수는 “이번 연구는 지금까지 불분명했던 니켈리치 양극 소재의 성능저하 원인을 원자 수준까지 규명하고, 이를 통해 양극 소재의 고용량과 고안전성을 용이하게 확보할 수 있는 새로운 방안을 제시한 데 의의가 있다”며 “이를 기반으로 주행거리 1000㎞ 시대를 여는 차세대 리튬이온 배터리 개발에 기여하겠다”고 밝혔다.
참고자료
ACS Nano(2025), DOI : https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c10476.
