고려대 연구진, 전기차 효율 높일 '리틈금속 음극 전지' 개발

기존 리틈금속 음극, 안전성에 문제 있어

리튬 증착 메커니즘 분석해 고성능 리튬금속 음극 설계

전기차 배터리 성능 개선에 주목

고려대 융합에너지공학과 윤영수 교수(왼쪽)와 KU-KIST 융합대학원 박지민 석박사 통합과정생. (사진=고려대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]윤신영 인턴 기자 = 고려대학교가 전기차 배터리의 에너지 밀도를 높일 수 있는 차세대 리튬금속 음극 전지의 작동 메커니즘을 규명했다.

최근 전기차 시장이 성장하면서 리튬이온전지의 효율을 높이는 연구가 진행되고 있다. 현재 사용되는 삽입 기반 활성 전극 재료의 한계를 뛰어넘는 새로운 활물질을 개발하기 위함이다.

고려대 연구진은 호스트 없는 리튬금속 음극에 주목했다.

리튬금속 음극은 낮은 산화·환원 전위와 높은 용량을 갖고 있어 차세대 음극 활물질로 떠오르고 있다. 그러나 리튬금속 음극은 전해질의 고갈, 고열에서의 부피 팽창, 표면 열화와 같은 안전성 문제를 일으켜 사용에 어려움이 있었다.

이에 연구진은 리튬 친화성 전극으로 알려진 '결함이 있는 탄소 전극'에서의 리튬 증착 메커니즘을 분석했다. 형태는 유사하지만 결함 유무에 차이가 있는 전극을 비교해 연구를 진행했다.

높은 활성 리튬 흡착 및 빠른 표면 확산이 '결함이 있는 탄소 전극' 표면에서 균일한 리튬 증착에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

연구진은 해당 연구 결과를 통해 활성 리튬 농도가 높은 전극을 리튬금속 음극용 '과포화 전극'으로 새롭게 정의했다. 이어 과포화 전극을 이용해 고성능 리튬금속 음극을 설계했다.

지난달 25일 국제저널 'Angewandte Chemie International Edition'에 게재된 이번 연구 결과는 전기차 배터리 성능 개선에 새로운 관점을 제시할 것으로 보인다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]