“잔류 리튬 수치 54%↓” 전기차 배터리 성능저하 막는다 작성일 05-22 103 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">- 에너지연, 잔류 리튬 최소화 양극재 설계방안 제시</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="5BXRNY6FHG"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="decb6dd07a6b7a6966fa5fc186dcafeee01a0ad06928fc8371a97bbfe40bd850" dmcf-pid="1bZejGP3GY" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="한국에너지기술연구원 연구진이 잔류 리튬 관련 연구를 수행하고 있다.[한국에너지기술연구원 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/22/ned/20250522090034180tmmm.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="XeSfdCbYZX" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/22/ned/20250522090034180tmmm.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 한국에너지기술연구원 연구진이 잔류 리튬 관련 연구를 수행하고 있다.[한국에너지기술연구원 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="aa44a1f31f0cb523ca46d7438894fddb8ff7c7ac8c93bdacdfd54443816c3bb0" dmcf-pid="tK5dAHQ01W" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국에너지기술연구원 울산차세대전지연구개발센터 진우영, 차형연 박사 연구팀이 차세대 전기차 배터리의 핵심 소재인 하이 니켈 양극재의 난제를 해결했다.</p> <p contents-hash="638da1aa22b2a0da06f7eb7d0a0347e3995806c620b0b7785ac3a924b97cfa81" dmcf-pid="F91JcXxp5y" dmcf-ptype="general">연구팀은 그간 하이 니켈 양극재의 고질적 문제로 지적됐던 잔류 리튬 화합물의 위치를 새로이 규명하고 잔류 리튬을 최소화하는 설계 방안을 제시했다.</p> <p contents-hash="c269c714014e4b62ef36fd155f099d8f98bb78b72ed6688b42691ba6175fefd8" dmcf-pid="32tikZMUYT" dmcf-ptype="general">하이 니켈계 양극재는 전기차 등에 활용되는 차세대 리튬 이온 배터리의 핵심 소재다. 양극재의 니켈 함량이 높을수록 전지의 에너지 밀도가 올라가고 전기차의 주행거리가 향상되는데 하이 니켈 양극재는 니켈 함량이 80%에 달해 차세대 전기차 시장의 핵심 기술로 주목받고 있다.</p> <p contents-hash="ab860d49e9b459bf43478f281cdf1b8cd430927d4756861841e49d3a6b144874" dmcf-pid="0VFnE5RuYv" dmcf-ptype="general">하지만 니켈 함량이 늘어날수록 양극재 표면에 잔류 리튬 화합물이 과도하게 생성되고 전극 원료가 젤리처럼 굳어지는 겔화 현상이 일어난다. 이후 입자가 고르게 분포되지 않고 전극 물질 간 접착력도 20%가량 줄어들어 전극의 완성도와 성능 저하를 일으킨다. 특히 이미 상용화된 양극재에서도 동일한 문제가 발생하고 있어 안정적인 생산과 활용을 위한 해결 방안이 필요한 상황이다.</p> <p contents-hash="9d2e9cbaddc2ce46772ed6f8f16b9a5849ff3c9ce95b7701c3bacae5d9bff598" dmcf-pid="p6Uam3iBtS" dmcf-ptype="general">기존에는 잔류 리튬이 입자 표면에 존재한다고 판단해 표면을 증류수로 세정하는 수세 공정이나 외부를 코팅하는 방법을 활용했지만, 여전히 전지 성능 저하 문제는 해결되지 않았다.</p> <p contents-hash="c17fd515d47b0988b35cee22edb81e50ecce2c67fa618f450b665d5029e12808" dmcf-pid="UPuNs0nbXl" dmcf-ptype="general">연구진은 기존 통념과 달리 잔류 리튬이 양극재 내부의 입자 사이에도 존재한다는 사실을 최초로 확인했다. 이를 통해 기존에 간과된 양극재 내부 구조가 배터리 성능과 수명 저하의 주요 요인 중 하나임을 규명하고 잔류 리튬 형성을 원천적으로 억제할 수 있는 설계 방향을 제안했다.</p> <p contents-hash="cd851a6fcd7b7ace00b038e487160ffe4aa642a16ff2e972808f006263e6bea1" dmcf-pid="uQ7jOpLKYh" dmcf-ptype="general">연구진은 고해상도 전자현미경, 질소 흡착 분석, 전자 에너지 손실 분광 등 최첨단 분석 기법을 활용해 양극재를 정밀 분석하고 입자 간의 미세한 틈에 잔류 리튬 화합물이 결정질 형태로 존재하며 성능 저하의 주된 원인 중 하나임을 확인했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e95d1263cc6679ad1b3727501ae70e9ac005ff66652be5a7f554060a50f8e04a" dmcf-pid="7xzAIUo9ZC" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="배터리 양극재의 슬러리 갤화 전과 후 비교 사진.[한국에너지기술연구원 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/22/ned/20250522090034763zvup.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="Zx0owtdzYH" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/22/ned/20250522090034763zvup.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 배터리 양극재의 슬러리 갤화 전과 후 비교 사진.[한국에너지기술연구원 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="15f78e3317d2ebc1aafdccc3d9ba3fbf7edb2be13523d3799db2e89eff27f5c7" dmcf-pid="zMqcCug25I" dmcf-ptype="general">이 결과를 토대로 양극재 내부의 잔류 리튬 형성 억제를 위한 단결정 구조의 고니켈 양극재의 활용을 제안했다. 단결정 구조는 내부 입자 간 경계가 없거나 매우 제한적이기 때문에 입자 간 틈이 발생하지 않고 잔류 리튬이 고체화될 수 있는 공간을 차단할 수 있기 때문이다.</p> <p contents-hash="c4926e7da88decaf443eac06a69880c8b11474e286bd4a8cd16050840887e2bd" dmcf-pid="qRBkh7aVYO" dmcf-ptype="general">연구진은 고니켈 단결정 양극재를 활용할 경우 기존 양극재보다 잔류 리튬 수치를 54% 낮출 수 있어, 산업계와 학계의 목표인 잔류 리튬 화합물 2000ppm 이하 달성에 기여할 수 있을 것으로 전망했다.</p> <p contents-hash="a4a9b4821095dcb3f8b2bedf707a9461b64053aae84e700df4ca38cd4794ec4b" dmcf-pid="BebElzNfZs" dmcf-ptype="general">진우영, 차형연 박사는 “이번 연구는 기존 표면 중심으로 접근해 왔던 잔류 리튬 문제를 입자 내부 구조까지 확장해 정밀 분석한 최초의 사례”라며 “고니켈 양극재의 구조 안정성과 성능 열화를 근본적으로 이해하는 데 중요한 전환점을 제공한 것으로 양극재 설계와 공정에 반영되면 향후 고에너지 밀도 리튬 이온 배터리 시장 확대에 큰 역할을 할 것”이라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="b658b054568bac38db94e8aacbfc5e841cfa88bf4cb2ea2f8d15509c93ac63f1" dmcf-pid="bdKDSqj4Gm" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 에이’ 2월호 표지 논문으로 선정됐다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 이혜원, 유럽서 두 자녀 키운 고충 "♥안정환, 바빠서 현장 학습 불참" (선넘패) 05-22 다음 SKT "고유식별번호 유출 안됐다" 해명에도…'유심 복제' 가능성 우려 05-22 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
