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. 대전참여자치시민연대 '트램 공개자료실' 개설
  2. 백석문화대 간호학과, '제16회 나이팅게일 선서식' 개최
  3. 유등노인복지관 제30회 노인의 날 기념행사 ‘오늘도 청춘 ON
  4. 충남콘진원, '스케일업 액셀러레이팅' 통해 지역기업 2개사 프리팁스 선정 쾌거
  5. 풀꽃문학상 13회째 수상자 발표
  1. [현장취재]홍상혁 작가 세번째 개인전 <동그라미 그리려다...2> 오프닝 현장에 가다
  2. 백석대, 노인의 날 맞아 건강체조·공연으로 소통
  3. 한기대 STEP, LMS 신규 참여기관 모집
  4. 아산시, 미급식 경로당 대상 '통합돌봄 시범사업' 본격 추진
  5. 천안흥타령춤축제, 전통춤 배우기부터 대한민국 무용대상까지 펼쳐져

헤드라인 뉴스


충청권 4개 시도, `충청광역연합 특별법` 제정 공동 대응 나서

충청권 4개 시도, '충청광역연합 특별법' 제정 공동 대응 나서

대전시를 비롯한 충청권 4개 시·도가 충청광역연합 특별법 제정을 위해 공동 대응에 나선다. 허태정 대전시장은 2일 서울 켄싱턴호텔에서 열린 '충청광역연합 특별법 제정을 위한 정책토론회'에서 박수현 충남도지사, 조상호 세종시장, 신용한 충북도지사, 구형서 충청광역연합의회 의장과 업무협약을 체결했다. 이번 협약은 충청광역연합이 초광역 행정 주체로서 실질적인 권한과 재정 기반을 확보할 수 있도록 특별법 제정에 공동 대응하기 위해 마련됐다. 4개 시·도는 앞으로 국회와 중앙정부에 특별법 제정을 공동 건의하고, 관련 토론회와 간담회 개최,..

`시간 여행+짬뽕`으로 뜨거운 군산… 언제 가볼까
'시간 여행+짬뽕'으로 뜨거운 군산… 언제 가볼까

전북 군산시(시장 김재준)가 축제의 계절인 10월을 맞아 '시간여행과 짬뽕' 축제로 후끈 달아오르고 있다. 군산에서만 만날 수 있는 특별한 시간여행은 올해 14번째로, 지난 2일부터 5일까지 친구와 연인, 가족 모두 함께 즐거움과 흥미로운 이야기를 만나는 과정을 선사한다. ▲선선한 가을밤, 달빛 아래 고조되는 '시간여행 축제' 열기 메인 행사장인 시간여행 마을은 지난 2일 개막식에서 거리 전체를 화려한 무대로 전환하는 퍼포먼스의 장으로 승화했다. 1980년대로 떠나는 여행을 선사한 글로벌 모던 플래시몹, 이어진 '군산시립예술단 공연..

우주청, 튀르키예 국제우주대회서 대전 포함한 `한국관` 개설
우주청, 튀르키예 국제우주대회서 대전 포함한 '한국관' 개설

튀르키예 안탈리아에서 10월 5일 개막하는 '제77회 국제우주대회(IAC 2026)'에서 대전시가 우주항공청과 함께 우리의 우주기술과 기업을 소개하는 한국관을 운영한다. 국제우주대회(IAC)는 전 세계 정부 우주 기관, 기업, 연구소 및 학계 관계자들이 모여 우주 분야 발전 방향 및 협력 방안 논의하는 행사다. 대전시는 2009년 10월 제60회 IAC 대회를 유치해 대전컨벤션센터에서 개최한 바 있다. 국제우주연맹(IAF)이 매년 주관해 올해는 튀르키예에서 5일부터 9일까지 진행된다. 이번 IAC에 참가하는 우주항공청은 강경인 우주..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 국군의 날 기념행사 참석한 이재명 대통령 국군의 날 기념행사 참석한 이재명 대통령

  • 안전하고 세련된 모습으로 바뀐 무궁화호 안전하고 세련된 모습으로 바뀐 무궁화호

  • ‘대전시는 수소트램 원점 재검토하라’ ‘대전시는 수소트램 원점 재검토하라’

  • 금빛으로 빛난 대전의 영웅들 금빛으로 빛난 대전의 영웅들