배터리 값비싼 첨가제 없이 '불 조절'로 수명 30% 늘린다…고려대·포스코 해법 제시
[파이낸셜뉴스] 고려대학교 박혁준 교수와 포스코홀딩스 미래기술연구원 공동 연구팀은 5일 차세대 고용량 리튬이온전지의 성능과 수명을 획기적으로 높이는 제조 기술을 개발했다고 밝혔다. 값비싼 원소를 추가하거나 성분을 바꾸지 않고, 제조 초기 단계의 열처리 온도만 조절해 배터리 성능 저하를 크게 줄이는 데 성공했다.
이번 연구는 전기차와 에너지저장장치(ESS) 등에 쓰이는 차세대 '리튬·망간 과잉(LMR)' 양극재의 고질적인 한계를 극복했다는 점에서 의미가 크다. LMR 양극재는 에너지를 많이 저장할 수 있어 차세대 소재로 꼽히지만, 충전과 방전을 반복할수록 전압이 떨어져 배터리 수명이 빠르게 줄어드는 약점이 있었다.
연구팀은 원료 물질을 열처리하는 제조 초기 단계의 온도가 최종 배터리 성능을 결정한다는 사실을 규명했다. 원료를 상대적으로 낮은 온도에서 열처리하면 금속 성분들이 고르게 섞여 내부 구조가 안정적으로 유지된다. 제조 초기의 '불 조절'을 통해 배터리의 기초 뼈대를 단단하게 만든 셈이다.
실제 연구팀이 이 방식으로 만든 양극재를 500회 이상 충·방전한 결과, 높은 온도에서 처리한 양극재보다 전압 감소 폭이 약 30% 줄어든 것으로 확인됐다. 장기간 사용해도 배터리 출력을 안정적으로 유지할 수 있다는 의미다.
이번 성과는 추가 비용 발생 없이 기존 제조 공정의 열처리 조건만 바꾸어 배터리 품질을 끌어올릴 수 있어, 향후 고용량 배터리 양산 공정 최적화와 소재 원가 절감에 크게 기여할 것으로 기대된다.
한편 포스코홀딩스와 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지 'ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)' 온라인에 게재됐다.
[email protected] 김만기 기자
