울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 조재필 특훈교수가 창업한 에스엠랩(SMLAB)은 값싼 망간과 니켈로만 구성된 단결정 배터리 양극재를 최초로 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.

개발된 양극재는 양산형 배터리에 쓰는 리튬인산철(LFP) 소재보다 에너지 밀도가 높아 더 적은 양을 써도 동일한 거리를 갈 수 있는 용량의 전기차 배터리를 만들 수 있다.

배터리 양극재는 전체 배터리 가격에서 35% 이상을 차지할 정도로 고가여서 전기차 가격 경쟁력을 위해서는 이를 대체할 소재 개발이 필수적이다.

▲ 에스엠랩이 개발한 양극재의 현미경 사진.

LFP 양극재는 기존 전기차 배터리 양극재보다 소재 가격이 3배 가까이 싸지만, 실제 LFP를 쓴 배터리 가격은 약 20% 정도만 저렴하다.

이 소재는 에너지 밀도가 낮은 특성 때문에 더 많은 양을 써야 기존 소재와 동일한 수준의 배터리 용량을 맞출 수 있기 때문이다.

에스엠랩이 개발한 소재는 LFP 소재 대비 에너지 밀도가 2배 이상 높다.

또 값싼 망간과 니켈이 3대 1의 비율로 섞였으며, 값비싼 코발트는 들어가지 않았다.

에스엠랩은 자제 개발한 입자 성장 촉진제를 소량 첨가해 마이크로미터(㎛) 수준으로 입자 하나의 크기를 키우는 데 성공했으며, 망간계 전극 소재의 문제점인 낮은 출력 특성은 전도성 코팅을 독자 개발해 극복했다고 설명했다.

또 이 소재는 고온에 강하다는 장점도 있다고 덧붙였다.

조재필 대표는 "경쟁사 대비 2년 앞서 LFP 대체 양극재 개발을 세계 최초로 성공했다"며 "해외 고객사와 양산 검증을 거쳐 2022년 4분기부터 EV용 배터리 실증 테스트를 계획하고 있다"고 말했다.

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