국내 연구진이 고속충전을 반복해도 수명 저하를 막을 수 있는 배터리 코팅 기술을 개발했다.
한국전기연구원은 최정희 전기소재·공정연구센터 책임연구원이 이끄는 연구진이 리튬이온 전지 음극 표면에 산화알루미늄을 코팅해 전지의 수명과 안정성을 개선하는 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.
급속충전은 전기차 운전자에게 있어 없어서는 안될 중요한 기술이지만, 전지 성능과 급격한 감소를 유발할 수 있다. 리튬이온전지를 급속 충전할 때 리튬이 음극 표면에서 '덴드라이트'라는 결정을 만드는 현상이 일어나는데, 이 결정은 전지의 안정성과 수명을 낮추는 주요 원인으로 꼽힌다.
이에 연구진은 리튬이온전지 음극 표면에 1마이크로미터(㎛) 크기의 산화알루미늄 입자를 코팅했다. 기존 연구에서는 열화 현상을 최소화하기 위해 전극을 이루는 물질을 개선하려고 시도했으나 표면에 다른 물질을 코팅하는 단순한 기술로 해결책을 제시한 것이다.
산화알루미늄을 음극 표면에 코팅하면 리튬이온의 이동 속도가 빨라지면서 덴드라이트가 적게 형성되고 이로 인해 안정성과 수명을 높일 수 있다. 연구진이 실험한 결과 산화알루미늄 코팅 전지는 500회의 급속 충전을 반복한 이후에도 83.4%의 성능을 유지하는데 성공했다.
연구진은 현재까지 500메가암페어(mAh) 급 파우치 셀에서 효과를 확인했으며 후속 연구를 통해 중대형 용량 전지에 적용할 방법을 찾을 계획이다.
최 책임연구원은 "편리한 급속충전과 리튬이온전지의 에너지밀도는 상충 관계로 여겨져 전기차 대중화를 막는 원인 중 하나"라며 "이번 성과를 통해 급속충전에도 안정적인 고밀도 리튬이온전지를 구현하고, 전기차 보급 확대와 범국가적 탄소중립 실현에 크게 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈 4월 29일자에 게재됐다.
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