전기차배터리 수명 20% 늘리는 코팅기술 개발

머니투데이

한고은 기자

왼쪽부터 윤문수 UNIST 에너지공학과 박사과정생(제1저자)과 조재필 에너지화학공학화 특훈교수. /사진=UNIST

개발된 코팅법을 적용한 양극재를 썼을 경우 배터리 수명 유지 효과. /자료=UNIST

국내 연구진이 전기차 배터리의 수명을 최대 20%까지 늘리는 전지 보호 기술을 개발했다. 전기차 주행거리 연장, 에너지저장장치(ESS)용 리튬이차전지 기술 개발에 희소식이다.

울산과학기술원(UNIST)은 2일 에너지화학공학과 조재필 특훈교수 연구팀이 배터리 수명을 저해하는 양극재 입자의 미세균열과 화학적 불안정성을 획기적으로 개선할 수 있는 코팅기술을 개발했다고 밝혔다. 미국 메사추세츠공과대(MIT) 쥐 리 교수 연구팀과 공동으로 진행한 이번 연구성과 논문은 국제학술지 '네이처 에너지'(Nature Energy)에 1일(현지시각) 게재됐다.

연구팀은 '코발트-보라이드 (CoxB)'라는 화합물을 활용해 대용량 배터리 양극을 상온에서 코팅하고, 코팅제를 입자 내부까지 침투시킬 수 있는 기술을 개발했다.

현재 하이니켈 소재로 만들어지고 있는 대용량 배터리 양극은 충전, 방전 과정에서 발생하는 미세균열을 방지하기 위해 표면을 코팅처리한다. 하지만 700도 이상의 고온 열처리 방식을 적용하고 있어, 성능이 떨어지고 비용이 상승하는 문제가 있다.

연구팀은 새로운 코팅제를 적용한 하이니켈 양극재와 상용 인조흑연 소재를 음극재로 쓴 배터리의 성능을 평가한 결과 500회 충전-방전 후에도 기존 용량의 95%에 이르는 성능을 유지했다. 수명은 일반 하이니켈계 소재에 비해 약 20% 길어졌다.

조재필 특훈교수는 "현재 상용화된 하이니켈계 양극소재는 습식코팅 공정을 이용하는 방법이 보편화되어있으나, 미국특허 침해 가능성이 잠재해있고 고온 합성이라 비용 상승 문제가 있다"며 "신규 개발된 코팅법을 적용한 양극재 대량 합성공정 개발시 기존 대비 적어도 20% 이상의 비용 절감이 가능할 것"이라고 말했다.