한국전기연구원(KERI·원장 직무대행 유동욱)은 이상민 차세대전지연구센터장이 박민식 경희대 교수, 이종원 대구경북과학기술원(DGIST) 교수와 공동으로 급속충전에도 배터리의 성능과 안전성을 보장하는 '음극용 촉매 소재와 코팅 기술'을 개발했다고 3일 밝혔다.
상용 리튬이온 배터리는 리튬이온이 양극과 음극을 오가면 전기 에너지를 저장하고 방전한다. 충전 시간을 줄이려면 리튬이온을 더 빠르게 이동시켜야 한다. 문제는 급속 충전 과정에서 흑연 음극재 표면에 리튬 금속이 석출돼 배터리 전반의 성능과 안정성을 떨어트린다는 점이다.
공동 연구팀은 금속인화물 촉매 소재와 코팅 기술 개발로 이 문제를 해결했다.
연구팀이 개발한 금속인화물 촉매 소재는 배터리 전해액 내 리튬이온의 탈용매화 반응을 돕고, 전하 전달 반응을 촉진했다. 급속충전에도 배터리는 수명과 안전성을 유지했다.
이 기술을 전기차에 적용하면 급속충전 때 발생하는 각종 문제점을 개선할 수 있다. 일본, 중국 등에서 전량 수입에 의존해 온 고품질 '인조흑연 음극재'도 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 국내외 특허 출원을 완료했고, 전기차 및 전력저장장치(ESS) 기업을 대상으로 기술이전을 추진할 계획이다.
이상민 센터장은 “그동안 급속충전 단점을 해결하기 위해 충전 방식 변경, 배터리 전극 밀도 제어 등 여러 시도가 있었지만 아직까지 고에너지 밀도를 유지하면서 급속충전 문제를 개선할만한 방안은 나오지 않았다”면서 “이 기술은 배터리 내 리튬 석출을 현저히 감소시켜 발열 위험을 낮춰주고 급속충전에도 성능과 안전성을 보장한다”고 말했다.
기술 개발 성과는 네이처 커뮤니케이션즈에 실렸다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
