KAIST 고용량·장수명 차세대 배터리 소재 개발… 전기차 응용 기대

  • 경제/과학
  • 대덕특구

KAIST 고용량·장수명 차세대 배터리 소재 개발… 전기차 응용 기대

신소재공학과 조은애 교수팀 리튬 과잉 양극 소재 개발 성공
기존보다 20% 이상 저장 가능… 공정 간단해 대량생산 적합

  • 승인 2021-03-03 16:37
  • 수정 2021-05-14 15:24
  • 임효인 기자임효인 기자
KAIST maingate

전기차 상용화를 위한 고용량 배터리 개발이 시급한 가운데 국내 연구진이 현재 상용화된 배터리보다 20% 저장 성능이 뛰어난 차세대 배터리 소재 개발에 성공했다. 리튬의 양을 늘려 배터리 성능을 높인 것으로 바나듐 이온 도핑이 소재 안전성을 높이는 사실을 확인했다. 

3일 KAIST에 따르면 신소재공학과 조은애 교수 연구팀은 현재 사용되고 있는 배터리 양극재와 비교해 20% 이상 에너지 밀도가 높으면서 안정성을 유지하는 고용량의 리튬 과잉 양극 소재를 개발했다.

현재 전기자동차 배터리에는 니켈 함량이 높은 하이니켈 양극 소재가 사용되고 있다. 배터리 양극 소재는 코발트·니켈·망간의 산화물인데, 니켈의 함량이 높을수록 용량이 높다. 그러나 하이니켈 양극 소재로는 주행거리 향상에 한계가 있어 연구팀은 이 대안으로 리튬 과잉 양극 소재를 제안했다.

리튬 과잉 양극 소재는 리튬이 과량으로 함유된 차세대 양극 소재로, 저장된 리튬의 양이 많아 가용 용량이 250mAh/g에 달해 기존 하이니켈 양극 소재보다 20% 많은 에너지를 저장할 수 있다. 연구팀은 리튬 과잉 양극 소재의 한계점으로 꼽히는 산화물 양극재의 구조 붕괴와 배터리 성능 감소를 해결했다. 비가역적 산소 반응이 주로 발생하는 양극재 표면에 선택적으로 바나듐 이온을 도핑하는 기술을 통해 리튬 과잉 양극 소재의 안정성을 높이는 데 성공한 것이다.

리튬 과잉 양극 소재가 첫 충·방전에서 69%의 낮은 가역성을 갖지만, 바나듐을 도핑한 리튬 과잉 양극 소재는 첫 충·방전 시 81%에 달하는 높은 가역성을 나타냈다. 100 사이클의 충·방전 이후에도 92%에 달하는 안정성을 확인했다.

조은애 교수는 "도핑된 바나듐 이온이 양극 소재 내 산소 이온의 전자구조를 변화시켜 충·방전 시 가역적인 산화·환원 반응이 가능하게끔 했다"며 "전체 공정이 비교적 간단해서 대량생산에도 적합하다"고 말했다.

 

KAIST는 산업발전에 필요한 과학기술 분야에 이론과 응용력을 갖춘 고급과학기술인재를 양성하고 중·장기 연구개발과 기초·응용연구를 비롯해 다른 연구기관·산업계 등에 대한 연구지원을 하는 이공계 연구중심대학이다. 1971년 KAIS(한국과학원)으로 서울 홍릉 일대 설립됐다 1989년 KIST(한국과학기술연구원)와 분리 후 대전 대덕캠퍼스로 이전했다. 임효인 기자

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. "우리 위성이다, 성공이다" 대전샛 개발진 사출 지켜보며 환호
  2. [한글날 제정 100주년]AI 시대, 한글의 힘을 기르자
  3. 누리호 5차 발사 성공…대전 한국형 뉴스페이스 도약 가속도
  4. 대전대학교 대전광역시아이돌봄광역지원센터, 가족·돌봄 지원 협력체계 구축 공동협약
  5. 충청권 인구감소지역 15곳 그대로… 대전 원도심 3곳 ‘인구활력+지역’ 전환
  1. 건양대, 로고스AI와 손잡고 ‘데이터 주권 AI’ 인재 양성
  2. 우송정보대 앵커사업단, 산학연 EXPO서 현장형 인재양성 성과 공개
  3. [대전노인신문] 노인대학 강의가 열리는 날
  4. 충남대 통합신청서 부결 한 달…“국립대 통합 재추진 필요” 민병권 대표 제언
  5. ‘가갸날’에서 한글날까지 100년…대전·세종에서 즐기는 한글날

헤드라인 뉴스


대전 무임교통 3만원 제한… 어르신 3명중 1명 한도초과

대전 무임교통 3만원 제한… 어르신 3명중 1명 한도초과

대전시가 내년부터 70세 이상 어르신 무임교통 지원을 월 3만원 한도로 축소하기로 한 가운데 현재 이용자 3명 중 1명 이상이 지원 한도를 넘겨 대중교통을 이용하는 것으로 나타났다. 지원 방식도 현재 사실상 무료 이용에서 본인이 교통비를 먼저 결제한 뒤 이용액을 돌려받는 방식으로 바뀔 예정이어서 제도 변경에 따른 고령층의 체감 부담도 커질 전망이다. 7일 대전시에 따르면 올해 4월 기준 어르신 무임교통카드 이용자는 모두 11만 1997명이다. 이들의 1인당 월평균 교통비 이용액은 2만 8586원으로 집계됐다. 특히 월 3만 원을 초..

축구대표팀 ‘병역 논란’ 후폭풍…53년 병역특례 폐지 수순 밟나
축구대표팀 ‘병역 논란’ 후폭풍…53년 병역특례 폐지 수순 밟나

2026 아이치·나고야 아시안게임을 계기로 다시 불붙은 예술·체육인 병역특례 제도가 53년 만에 존폐 기로에 섰다. 일부 축구 국가대표 선수들이 금메달 획득 후 병역 혜택을 과도하게 부각하는 언행을 보이면서 여론이 악화한 가운데 정부가 '궁극적 폐지'를 공식화하고 정치권에서도 관련 법안까지 나오면서다. 선수들의 경솔한 행동이 그동안 누적돼 온 형평성 논란에 기름을 부은 셈이다. 8일 정치권과 정부 등에 따르면 강신철 국방부 장관은 전날 국회 국방위원회 국정감사에서 병역특례를 단계적으로 줄여 최종적으로 폐지하는 것이 국방부의 목표라는..

지역화폐 몸집 키우는 정부·지자체… 소비 쏠림에 실효성 물음표
지역화폐 몸집 키우는 정부·지자체… 소비 쏠림에 실효성 물음표

정부와 지방자치단체가 지역경제 활성화를 위해 지역화폐 발행을 확대하고 있지만 소비가 일부 상권에 집중되면서 정책 실효성을 보다 면밀히 따져봐야 한다는 지적이 나온다. 국비와 지방비가 투입되는 만큼 발행 규모뿐 아니라 지역 내 소비가 어디로 흘러가는지까지 정책 평가에 반영해야 한다는 것이다. 7일 행정안전부 등에 따르면 정부는 최근 '지역사랑상품권 활성화 기본계획(2026~2030)'을 수립하고 2030년까지 지역화폐 발행 규모를 31조 2000억 원으로 확대하기로 했다. 지역사랑상품권 발행지원 국비도 올해 1조 1500억 원에서 내..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 수확 앞둔 황금 들녘 수확 앞둔 황금 들녘

  • ‘와! 성공이다’ 대전샛 개발자들 누리호 발사 성공에 환호 ‘와! 성공이다’ 대전샛 개발자들 누리호 발사 성공에 환호

  • ‘은행 열매를 피해라’ ‘은행 열매를 피해라’

  • ‘한글, 예술이 되다’ ‘한글, 예술이 되다’