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한양대학교 에너지공학과 선양국 교수 연구팀이 고니켈계 양극소재의 표면열화 문제를 해결할 수 있는 양극소재 개발에 성공했다고 밝혔으며, 이번 연구는 에너지 분야의 세계 최고권위 학술지 ‘네이처에너지(Nature Energy)’에 게재됐다.

최근 전기차의 가장 큰 문제점 중 하나인, 1회 충전 시 주행거리가 짧은 점을 개선하기 위하여 고에너지 밀도의 양극소재 개발이 진행되고 있으며, 그 중에서도 현재 가장 많이 사용되고 있는 니켈·코발트·망간의 삼원계로 이루어진 NCM 양극소재에서는 니켈의 함량을 높이는 방향으로 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 고니켈계 양극소재는 양극 표면에서 발생하는다양한 부반응으로 인해 배터리의 안정성이 떨어진다는 문제점이 있다. 선양국 교수 연구팀은 이러한 고니켈계 양극소재의 표면 불안정성을 해결하기 위해 양극 표면에 수 나노미터 단위의 전이금속 코팅층(Co 층)에 이어 무기화합물 코팅층(LiF 층)이 적용된 소재를 개발하였으며, 배터리의 충방전 과정에서 발생하는 전해액과의 부반응을 두 코팅층의 시너지효과를 통하여 성공적으로 억제할 수 있었다.

이번 연구로 새롭게 개발된 표면코팅 양극소재는 1회 충전 시 약 700~800 km의 주행이 가능하고, 20년 이상 사용해도 성능이 유지될 것으로 예상되며 제조 공정 또한 간단하여 해당 기술이 실제 상용화까지도 이어질 수 있을 것이라 평가받고 있다. 이번 연구는 산업통상자원부 한국에너지기술평가원의 ‘탄소중립 인력양성 에너지 혁신 연구센터’ 프로그램을 통해 수행된 성과이다.