조은해 교수 연구팀, 고용량 차세대 배터리 수명 향상 소재 개발

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한국과학기술원(KAIST)는 신소재공학과 조은애 교수 연구팀(사진. 왼쪽. KAIST)이 현재 사용하는 배터리 양극재와 비교해 20% 이상 에너지 밀도가 높고 안정성은 유지하는 고용량 리튬 과잉 양극 소재를 개발했다고 3일 밝혔다.

조은애 교수 연구팀은 비가역적 산소 반응이 주로 발생하는 양극재 표면에 선택적으로 바나듐(V) 이온을 도핑하는 기술을 개발해 리튬 과잉 양극 소재의 안정성을 높이는 데 성공했다.

리튬 과잉 양극 소재가 첫 충·방전에서 69%의 낮은 가역성을 갖지만, 바나듐을 도핑한 리튬 과잉 양극 소재는 첫 충·방전 시 81%에 달하는 높은 가역성을 나타냈고, 100 사이클의 충·방전 이후에도 92%에 달하는 안정성을 확인했다.

조 교수는 "도핑된 바나듐 이온이 양극 소재 내 산소 이온의 전자구조를 변화시켜 충·방전 시 가역적인 산화·환원 반응이 가능하게끔 하였다ˮ고 설명하며 "전체 공정이 비교적 간단해서 대량생산에도 적합하다ˮ고 말했다.

신소재공학과 이용주 박사(사진. 오른쪽)가 제 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 재료 분야 저명 국제 학술지 `어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 1월 29일자 온라인판에 게재했다.

조 교수팀이 수행한 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업과 KAIST 글로벌 특이점 연구사업의 지원을 받아 이뤄졌다.