GIST, 현대차 지원받아 새 배터리 개발
바나듐 산화물로 배터리 양극재 만들어
100회 충방전해도 용량 80%이상 유지
![광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 엄광섭 교수팀이 현대차 지원으로 충전 용량이 1.5배 늘어난 전기차 배터리를 개발, 세계적인 재료 분야 저명 학술지 '스몰(Small)'의 표지 논문에 선정됐다. GIST 제공](https://image.fnnews.com/resource/media/image/2023/01/09/202301091314163483_l.jpg)
엄광섭 교수는 9일 "차세대 고에너지 리튬 금속 배터리 개발에서 고용량 리튬-프리 양극 소재의 중요성과 양극 소재 나노 구조화를 통한 전기화학 반응속도 성능 확보에 대한 새로운 가능성을 제시했다"고 말했다.
지금까지 많은 연구에서 리튬 배터리의 양극 소재로 코발트와 니켈, 망간, 철의 산화물을 사용했지만, 이 소재로는 이미 용량 증대 한계에 도달했다고 평가되고 있다. 따라서 한계 용량을 뛰어넘기 위해 새 소재 개발이 필요하며, 두꺼운 전극에서도 출력 성능이 유지돼야 한다.
![광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 엄광섭 교수(오른쪽)와 심기연 박사과정생이 충전용량을 1.5배 늘린 전기차 배터리를 개발했다. GIST 제공](https://image.fnnews.com/resource/media/image/2023/01/09/202301091315029627_l.jpg)
이렇게 만든 양극 소재는 기존 1차원 나노구조 바나듐 산화물 대비 에너지 저장용량이 1.5~2배 이상 증가됐다. 또, 소재 내부 리튬이온의 확산거리가 줄고, 확산속도가 증가해 빠른 충·방전 속도에서도 저장 용량이 줄어드는 것을 막았다.
연구진은 양극 소재와 리튬 금속 음극을 완전셀로 결합해 고성능 리튬 배터리를 만드는 데 성공했다. 이 양극을 활용해 만든 배터리를 충방전 테스트한 결과, 100회의 충·방전 이후에도 약 80%에 달하는 용량을 유지했다. 또한 두께가 증가된 전극의 배터리는 양극 소재의 독특한 구조 덕분에 성능을 유지했으며, 양쪽 전극 무게 기준으로 무게당 에너지밀도가 592Wh/㎏에 달했다. 이는 기존 리튬이온전지 대비 전극 기준 1.5배 향상된 결과다.
한편, 엄광섭 교수가 지도하고 심기연 박사과정생이 진행해 개발한 배터리는 세계적인 재료 분야 저명 학술지 '스몰(Small)' 지난 4일 전면 표지 논문으로 발표됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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