양극재 수명 늘리는 '산소 조절' 공정 개발…배터리 성능 개선

포항공대·강원대 등 공동 연구

(포항=연합뉴스) 손대성 기자 = 국내 연구진이 이차전지 핵심소재인 양극재를 구울 때 공기와 산소를 순차적으로 투입해 수명을 높이는 방안을 개발했다.

포스텍(POSTECH)은 친환경소재학과 김경덕 교수 연구팀이 강원대 배터리융합공학과 김영진 교수 연구팀, 포스코홀딩스, 인도공대 뭄바이 연구진과 함께 양극재를 소성하는 과정에서 산소 농도를 단계적으로 바꿔 입자가 자라는 정도를 조절하고 전지 수명을 늘리는 방법을 찾았다고 19일 밝혔다.

전기차 배터리의 성능과 수명을 좌우하는 양극재는 현재 작은 알갱이 여러 개가 뭉친 다결정 구조로 충·방전을 반복하면 알갱이 사이에 금이 가면서 성능이 떨어진다.

이 때문에 처음부터 하나의 큰 덩어리로 이뤄진 단결정 양극재가 대안으로 주목받고 있다.

그러나 단결정 양극재는 950도 안팎의 높은 온도에서 굽는 동안 입자가 단단하게 뭉치는 일과 덩치가 커지는 일이 동시에 벌어져 만들기가 까다롭다는 단점이 있다.

연구팀은 950도에서 굽는 6시간 중 처음 4시간을 공기로 구워 입자가 빠르게 뭉치게 하고, 2시간을 산소로 바꿔 입자가 더 커지지 않도록 붙잡아 두는 방식을 개발했다.

이렇게 만든 양극재는 빈틈 없이 단단한 단결정이 됐고 45도에서 100번 충·방전을 반복한 뒤에도 처음 용량의 83.04%를 유지했다.

공기나 산소 한 가지로만 구운 양극재는 약 77%를 유지했다.

김경덕 교수는 "이번 연구가 시행착오에 의존해 온 기존 양극재 제조 방식을 개선할 수 있을 것"이라고 말했다.