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. 대전 용문동4구역 재개발 정비구역 지정… 1656세대 공급 계획
  2. 울산 중구 성남동 옛 포차거리, 주말 골목마켓으로 재탄생
  3. 세종사회적경제협의회, 제2차 세종사회연대경제포럼
  4. 대전사랑메세나 11월 6일 ' 대전 메세나의 날' 개최
  5. 천안시, 건강한 숲 조성 순환고리 '벌채-조림-숲가꾸기'
  1. '제3회 충남 월남전참전 전우회 활성화 행사' 천안서 개최
  2. 천안을 이재관 의원, "51억원 들인 해수부 '섬 원격진료', 실질적인 활성화 대책 마련해야"
  3. 백석대, 외국인 유학생과 따뜻한 밥상 나눠
  4. 충남교육청평생교육원, 성인 다문화 수강생과 '전통 한복체험' 진행
  5. 천안을 이재관 의원, "국가 방역조치로 폐원한 과수농가, 무병묘 특별지원으로 조기 영농복귀 지원해야"

헤드라인 뉴스


포스트 국정감사 예산 전쟁 열린다…충청 총력 대응시급

포스트 국정감사 예산 전쟁 열린다…충청 총력 대응시급

이재명 정부 출범 후 두 번째 국정감사가 막을 내리는 가운데 820조 9000억원에 달하는 내년 정부 예산안에 대한 대응이 충청권의 과제로 떠오르고 있다. 대전 트램, 국회 세종의사당, 대통령 세종집무실 등 지역발전을 위한 예산을 증액하거나 미반영 된 예산을 추가로 반영하는 과제가 충청 여야에 주어진 것이다. 행정수도 특별법 연내 제정과 국가 반도체종합연구소 대전설립, 공공기관 제2차 지방 이전 등도 포스트 국감 정국에서 힘을 쏟아야 하는 지점이다. 국회에 따르면 26∼27일 법제사법·외교통일·국방·행정안전·보건복지·기후에너지환경노..

가을 이사철에 대전·세종·충남 가계대출 상승세... 단, 연체율 증가에 차주상환 부담도
가을 이사철에 대전·세종·충남 가계대출 상승세... 단, 연체율 증가에 차주상환 부담도

가을 이사철을 앞두고 대전·세종·충남 시중은행 가계대출 상승 폭이 두드러지고 있다. 다만, 기준금리 인상 기조에도 가계의 건전성을 판단하는 연체율도 소폭 오름세를 보이면서 고금리 장기화에 따른 차주들의 상환 부담 누적으로 가계 건전성에 대한 우려가 나오고 있다. 25일 한국은행 대전세종충남본부가 발표한 '8월 중 대전·세종·충남지역 금융기관 여수신동향' 보고서에 따르면 지역 시중은행 가계대출은 모두 큰 폭으로 오른 것으로 집계됐다. 우선 대전의 8월 가계대출은 잔액은 23조 4296억 원으로, 8월 한 달 4562억 원 증가했다...

충남대 통합 무산되면 재정 손실만 500억원 이른다
충남대 통합 무산되면 재정 손실만 500억원 이른다

충남대와 국립공주대의 통합신청서 제출안이 구성원 투표에서 부결된 이후 통합 재추진에 나서고 있는 충남대가 통합 무산 시 예상되는 재정 손실 규모가 500억원에 이른다고 공개했다. 충남대는 23일 유성구 정심화국제문화회관 백마홀에서 학내 구성원과 동문 등을 대상으로 '충남대학교 미래 발전을 위한 전 구성원 의견수렴 공청회'를 열고 통합신청서를 12월 31일까지 제출하지 못하면 글로컬대학30 사업비 516억원(국비 430억원·지방비 86억원)이 감액된다고 밝혔다. 내년 2월 28일까지도 제출하지 못하면 사업이 취소되고, 선지급된 123..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 수험생들의 꿈을 향한 섬세한 붓 터치 수험생들의 꿈을 향한 섬세한 붓 터치

  • 2026 대전 장애인 취·창업박람회 성료 2026 대전 장애인 취·창업박람회 성료

  • 대전 3대 하천 가을 꽃단지 ‘인기’ 대전 3대 하천 가을 꽃단지 ‘인기’

  • 대전경찰청, 제81주년 경찰의 날 기념식 개최 대전경찰청, 제81주년 경찰의 날 기념식 개최