2024년 8월 인천 청라 아파트 지하주차장에서 발생한 화재로 전소된 차량들. 뉴스1국내 연구진이 전고체전지의 성능 저하 원인을 규명하고 이를 극복할 신소재도 개발했다.
한양대는 21일 선양국 에너지공학과 교수 연구팀이 전고체전지의 성능 저하를 극복할 수 있는 양극 소재 기술을 개발했다고 발표했다. 이 연구 결과는 전날 세계 최고 권위의 학술지 중 하나인 ‘네이처 에너지(Nature Energy)’에 게재됐다.
이번 연구는 전고체전지 상용화를 앞당길 수 있는 가능성을 제시한 셈이다. 전고체전지는 발화·폭발 위험을 차단하는 차세대 배터리 기술이다. 하지만 이전까지는 에너지 밀도를 높이기 위해 니켈 함량이 높은 양극 소재를 사용한 결과 △양극 소재와 고체 전해질 계면 손상 △미세 균열 발생으로 인한 양극 내부 비활성화 △양극 소재와 전해질 간 접촉 저하 등 현상이 발생하는 문제가 있었다.
연구팀은 전고체전지에 최적화된 하이니켈 양극 소재를 개발해 이를 극복했다. 코팅을 통해 계면 안전성을 강화하고 방사형 배열 구조를 적용해 충전·방전 시 발생하는 변형을 최소화하는 방식이다.
신소재를 적용한 전고체전지는 저압 구동에서도 기존 대비 높은 에너지 밀도와 수명 안정성을 보였다. 전기차에 적용할 경우 한 번 충전으로 800㎞ 이상 주행이 가능하며 화재 위험이 거의 없었다고 한양대 측은 설명했다.
선 교수는 “이번 연구를 통해 전고체전지의 성능 저하 요인을 정량적으로 분석하고 이를 극복할 핵심 기술을 개발했다”며 “앞으로 우리나라가 차세대 배터리 시장에서 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있도록 연구를 지속하겠다”고 말했다.
선양국 한양대 에너지공학과 교수. 사진 제공=한양대
