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. 통합신청서 부결 충남대, 주요 보직 인선…조직 안정화 ‘속도’
  2. 50년 전통 위에 다시 피어나는 봉사의 꽃
  3. (충남도정회고록) “남기고 싶은 이야기”(38회)신행정수도 건설에서 행정중심복합도시 건설까지
  4. 신축 분양가 상승세… 관저동 5억대 아파트 ‘가격 경쟁력’ 부각
  5. 세종시로 '국가기관' 이전… 수도권 문제 해법으로 유효
  1. 주탑재위성 네온샛 5기 낳은 KAIST 우주연구원…첫 양산형 군집위성 개발사례
  2. ‘한화 키즈’ 민주홍, 꿈꾸던 한화 마운드 향해 첫발
  3. 위기브, 고향사랑기부 누적 모금 '400억' 돌파
  4. 대전교육청 구글 교육용 계정 비밀번호 무단변경…피해 파악 나서
  5. ['충'분히 '남'다른 충남 직업계고] 한국국제비즈니스고등학교, 직업교육 새 시대 선도한다

헤드라인 뉴스


한 총리 "충청권은 특별한 지역… 공공기관 권역별 안배"

한 총리 "충청권은 특별한 지역… 공공기관 권역별 안배"

한성숙 국무총리가 7일 공공기관 2차 이전에 대해 "초안은 나왔다. 권역별 균형을 채워가는 형태가 될 것"이라고 밝혔다. 한 총리는 이날 오후 12시 국무총리 세종공관에서 열린 취임 100일 출입기자단 오찬 간담회에서 혁신도시로 지정된 충청권을 '특별한 지역'으로 평가하며 이같이 말했다. 정부는 올해 4분기 내 2차 공공기관 지방 이전의 구체적 실행 계획을 발표하기로 한 가운데, 이전 지역과 대상, 이전 시기 등에 대한 국민적 관심도 커지고 있다. 이날 한성숙 총리는 지역 균형 배치 방안을 묻는 기자의 질문에 "균등과 균형이라는 게..

충청권 인구감소지역 15곳 그대로… 대전 원도심 3곳도 ‘관심지역’ 유지
충청권 인구감소지역 15곳 그대로… 대전 원도심 3곳도 ‘관심지역’ 유지

전국 인구감소지역이 5년 만에 재지정된 가운데 충청권에서는 충남 9곳과 충북 6곳 등 모두 15개 시·군이 인구감소지역으로 다시 지정됐다. 대전 동구·중구·대덕구도 인구감소관심지역 지위를 그대로 유지하면서 충청권 상당수 지역에서 인구 감소 문제가 여전히 이어지고 있는 것으로 나타났다. 7일 행정안전부에 따르면 정부는 전국 인구감소지역을 기존 89곳에서 92곳으로 확대해 재지정했다. 2021년 최초 지정 이후 5년 만으로, 부산 금정구와 경기 동두천시, 경남 통영시가 새롭게 인구감소지역에 포함됐다. 충청권에서는 기존 지정 지역에 변화..

최근 5년 건설현장 사망자 1220명… 절반 이상이 `추락사`
최근 5년 건설현장 사망자 1220명… 절반 이상이 '추락사'

최근 5년여간 건설현장에서 발생한 사망사고의 절반 이상이 추락사고인 것으로 나타났다. 7일 국회 국토교통위원회 소속 더불어민주당 황희 의원이 국토교통부에서 받은 자료에 따르면 2021년부터 올해 6월까지 건설현장 사망자는 총 1220명으로 집계됐다. 이 가운데 추락사고 사망자는 642명으로 전체의 52.6%를 차지했다. 건설현장 사망자 2명 중 1명 이상이 추락사고로 숨진 셈이다. 전체 건설현장 사망자는 2021년 272명에서 2022년 238명, 2023년 244명, 2024년 209명, 2025년 199명으로 줄었다. 연도별 추..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘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’

  • 대전 한화생명볼파크 3000석 증축 추진 대전 한화생명볼파크 3000석 증축 추진