미래컴퍼니, 6분만에 전기차 충전 음극소재 개발 성공.. 정부 과제 협약 부각↑

포스텍 김원배 화학공학과/철강·에너지소재대학원 교수·화학공학과 박사과정 강송규 씨·통합과정 김민호 씨 연구팀이 ‘망간-철 산화물’ 음극재를 나노미터(㎚) 두께의 시트 형태로 합성해 이론 저장용량 한계보다 약 1.5배 높은 용량을 구현하고, 단 6분 만에 전기차를 충전시킬 수 있는 음극소재 기술을 개발했다고 14일 밝혔다는 소식에 미래컴퍼니(049950)가 강세다. 산업통상자원부 리튬기반 차세대 이차전지 성능고도화 지원을 받는 점이 공동 부각된 것으로 풀이된다.

연구성과는 최근 재료공학 분야에서 영향력이 높은 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 앞표지(front cover) 논문으로 게재됐다.

연구팀은 이번 연구에서 리튬 이온 저장 능력이 우수하고, 강자성 특성을 가지는 ‘망간-철 산화물’ 음극재가 더 많은 리튬을 저장할 수 있도록 합성 방법을 새롭게 설계했다.

먼저 망간 산화물이 있는 용액에 철을 넣어 갈바닉 치환 반응을 통해 안쪽에는 망간 산화물이, 바깥쪽에는 철 산화물이 분포된 이중구조물을 형성했다. 이후 수열합성법 등 과정을 통해 ‘망간-철 산화물’ 음극재를 표면적이 큰 나노미터 두께의 시트 형태로 만들었다.

그 결과, 치환 반응으로 형성된 철 금속 나노 입자의 스핀-분극화된 전자 사용이 극대화돼 많은 양의 리튬 이온을 추가적으로 저장할 수 있었다. ‘망간-철 산화물’ 음극재가 낼 수 있는 이론적인 용량보다 50% 이상 늘리는 데 성공했다.

음극재의 표면적이 증가함으로써 많은 양의 리튬 이온과 전자가 동시에 이동하는 것이 가능해져 기존에 배터리 충전 속도 역시 향상됐다. 실험 결과, 단 6분이면 현재 상용화된 전기차 음극재의 용량만큼 급속 충·방전시키기에 충분했다.

김원배 교수는 “기존 음극재의 전기화학적 한계를 극복하고, 배터리 용량을 높일 수 있는 전자 스핀 활용 표면 설계에 대한 새로운 방법”이라며 “전기차 내구성과 충전속도 모두 향상시킬 수 있는 방안이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 선도연구센터지원사업 및 산업통상자원부 리튬기반 차세대 이차전지 성능고도화 및 제조기술개발 사업지원을 받아 수행됐다.

한편 미래컴퍼니는 산업통상자원부의 '리튬 기반 차세대 이차전지 성능고도화 및 제조기술개발사업'에 선정돼 2024년까지 전고체 전지 정부 과제 관련 연구 개발을 진행하고 있어 투자자들의 관심이 몰린 것으로 풀이된다.

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