부산 부경대는 울산과학기술원(UNIST)과 공동연구를 진행해 전기차 등에 사용되는 리튬이온 전지의 수명을 단축하는 열화 현상의 메커니즘을 규명했다.

12일 공동 연구팀에 따르면 충·방전 때 니켈 조성이 80％인 양극(＋) 소재 안에서 니켈 전이금속이 용출되면서 양극 활물질이 생성되고 음극 표면에 저항층이 생겨 전지의 수명이 단축됐다고 밝혔다.

그동안 리튬이온 전지의 양극 소재에 포함되는 니켈 함량을 50％에서 80％까지 증가시키면 전지의 용량은 증가하게 할 수 있었다는 것.

▲ 코발트 산화물계 코팅 모식도

그러나 니켈 함량이 높아지면 양극 소재의 수명이 단축되는 열화 현상이 가속하는 문제점이을 안고 있었다.

이번 연구에 참여한 오필건 부경대 인쇄정보학과 교수는 열화 현상의 가속화를 해결하려고 양극 소재 표면에 나노 크기의 코발트옥사이드 결정 물질을 코팅하는데 성공했다.

그 결과 양극 활물질 구조에서 니켈 전이금속의 용출이 억제돼 소재의 수명이 크게 증가했다는 것.

오 교수는 "전기자동차 등에 사용되는 리튬이온 전지의 용량을 대폭 높이는 양극 소재가 개발된 것"이라며 "이번 연구로 전기자동차용 리튬이온 전지에 니켈 함량이 80％ 이상인 니켈 레이어드 소재의 적용을 앞당기는 계기가 될 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 공동연구 결과를 담은 논문은 에너지 분야의 저명 학술지인 EES 온라인판에 게재됐고 네이처 미디어를 통해 '리서치 하이라이트'로 소개됐다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

<저작권자 © 전파신문, 무단 전재 및 재배포 금지>