전기차 급속충전에도 안정성 확보한 리튬이온전지 기술 개발

[이코노믹데일리] 한국전기연구원(KERI) 전기소재공정연구센터 최정희 박사팀이 한양대 이종원 교수팀, 경희대 박민식 교수팀과 함께 '산화알루미늄 코팅 기반 음극 표면처리 기술'을 개발했다고 27일 밝혔다.

전기차 보급을 확대하기 위해서는 주행거리 증가, 안전성 확보, 빠른 충전 속도 등이 중요하다. 이를 위해 고에너지밀도의 리튬이온전지를 설계하려면 전극 두께를 두껍게 해야 하는데, 이 경우 급속충전 시 전지 성능이 떨어지는 문제가 발생한다.

연구팀은 리튬이온전지 음극 극판 표면에 1㎛ 이하의 산화알루미늄 입자를 부분 코팅하여 이 문제를 해결했다. 산화알루미늄은 저렴한 가격과 우수한 전기 절연성, 내열성, 화학적 안정성, 기계적 특성 등을 갖추고 있어 다양한 세라믹 분야에서 활용된다.

연구팀은 산화알루미늄 입자가 리튬이온전지 음극과 전해질 간 계면을 효과적으로 제어하고 리튬 이온의 빠른 이동을 유도한다는 것을 확인했다. 이를 통해 급속충전 시 리튬의 전착을 막고 리튬이온전지의 안정적인 충·방전 수명을 확보할 수 있었다고 설명했다.

이 기술은 흑연 음극 표면을 처리하기 때문에 고에너지밀도의 후막 전극에 급속충전을 해도 안정적인 성능을 구현할 수 있다. 연구는 국내와 미국에서 특허 등록됐으며, 최근에는 재료공학 분야 국제 저명 학술지 'Advanced Functional Materials'에도 논문이 게재됐다.

최정희 박사는 "편리한 급속충전과 리튬이온전지의 에너지밀도는 상충관계처럼 여겨져 전기차의 대중화를 막는 원인 중 하나로 작용해왔다"며 "이번 기술 개발로 전기차 보급 확대와 탄소중립 실현에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.