"리튬 없는 양극 소재, 전기차 주행거리 1.5배 늘린다"

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 국내 연구진이 전기자동차의 주행거리를 기존 대비 1.5배 늘릴 수 있는 고용량·고성능 리튬 금속 배터리 기술을 개발했다.

지스트 신소재공학부 엄광섭 교수 연구팀은 리튬이 존재하지 않는 리튬-프리 소재인 바나듐 산화물을 양극 소재로 사용, 기존 배터리보다 용량이 1.5배 증가된 리튬 배터리를 개발했다고 9일 밝혔다.

기존의 리튬 배터리는 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 철(Fe) 등의 산화물을 양극 소재로 사용하고 있으나 전기차 주행거리를 늘리기 위한 새로운 양극 소재로 바나듐 산화물이 부각되고 있다.

하지만 바나듐 산화물은 기존 전이 금속 산화물 양극 소재 대비 용량이 1.5~2배 이상 높지만 배터리의 충·방전 과정에서 안정성이 낮고 이온·전자 전도성이 낮아 상용화되지 못하고 있다.

이를 해결하기 위해 연구팀은 기존의 수열합성법에 결정 성장 억제제를 첨가한 뒤 열처리를 진행하는 새로운 합성법을 이용해 나노플레이트가 적층된 계층 나노구조의 바나듐 산화물 양극 소재를 개발했다.

연구팀이 개발한 바나듐 산화물 소재는 충·방전 과정 동안 안정적으로 구조를 유지할 뿐만아니라 빠른 충·방전 전류 조건에서도 높은 용량 확보가 가능하다.

연구팀은 또 개발된 양극 소재와 리튬 금속 음극을 완전셀로 구성해 고성능 리튬 배터리를 구현하는 데 성공했다.

엄광섭 교수는 "이번 연구 성과는 차세대 고에너지 리튬 금속 배터리 개발에 대한 새로운 가능성을 제시할 것으로 기대된다"고 했다.

이번 연구 성과는 지난 4일 세계적인 재료 분야 저명 학술지인 '스몰(Small)' 전면 표지 논문으로 선정됐다.