조선대 강현철 교수팀, 충전·방전 안전성 기술 개발 성공 수명 단축 전기차 리튬배터리 한계 극복 임채만 기자

2022년 02월 16일(수) 21:33

전기차에 가장 많이 탑재되고 있는 리튬이온배터리의 충전 및 방전과정의 안정성을 향상시키는 기술이 개발돼 주목을 받고 있다.

조선대학교 신소재공학과 강현철(사진) 교수와 대구경북과학기술원 이종원 교수 연구팀은 리튬이온배터리의 충전 및 방전과정의 안정성을 향상시킬 수 있는 획기적인 기술 개발에 성공했다고 발표했다.

연구결과는 국제저명학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 게재됐다.

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 이와 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.

공동교신저자인 강현철 교수는 “이번 연구가 은 나노층의 역할과 리튬이온배터리의 성능 향상을 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 평가된다”고 말했다./임채만 기자