(울산=연합뉴스) 김근주 기자 = 울산과학기술원(UNIST)은 고속 충전을 반복해도 성능을 유지하는 배터리 음극 소재를 개발했다고 24일 밝혔다.
UNIST 에너지화학공학과 강석주 교수·고려대교 곽상규 교수·한국과학기술연구원(KIST) 안석훈 박사 연구팀은 흑연과 유기 소재를 섞어 하이브리드 음극 소재를 만들었다.
배터리 충전은 리튬이온이 전자와 만나 음극 소재 안에 리튬 원자로 저장되는 과정인데, 고속 충전 시에는 리튬이온이 음극 내부로 미처 들어가지 못하고 표면에 금속 리튬 형태로 쌓이는 '데드 리튬'(dead lithium)이 발생해 배터리 수명이 줄어든다.
연구진이 개발한 하이브리드 음극은 이러한 문제를 해결할 수 있는 구조로 설계됐다.
상용 음극 소재인 흑연 입자(MCMB)가 곡면 나노그래핀(Cl-cHBC) 적층 안에 고르게 분포돼 고속 충전 조건에서도 데드 리튬이 생기지 않는 것이다.
연구진은 성능 실험을 통해 이 하이브리드 음극이 고속 충전 조건에서 기존 흑연보다 4배 이상 높은 용량을 기록하는 것을 확인했다.
또 전기차용 단결정(NCM811) 양극과 결합해 성능을 검증한 결과, 1천 회 이상 충·방전을 반복해도 초기 용량의 70%를 유지했다.
연구진은 "단순한 공정으로 기존 배터리 음극 제조 인프라와 호환 가능하다"며 "곡면 나노 그래핀의 화학 구조 확장성을 활용하면 리튬전지뿐만 아니라 나트륨 전지 음극 개발로도 이어질 것"이라고 설명했다.
이런 연구 결과는 재료 분야 세계적 학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈'(Advanced Functional Materials) 온라인판에 지난 11일 공개됐다.
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