포스텍 연구진, LNO 소재 수명 연장 기술 개발

박규영 교수, 미 연구팀과 공동

포스텍 연구진이 공동연구를 통해 리튬이온 이차전지 양극 소재로 사용되는 LNO 소재의 수명을 연장하는 기술을 만드는 데 성공했다.

포스텍은 철강·에너지소재대학원 박규영 교수 연구팀이 미국 노스웨스턴대 연구팀과의 공동연구를 통해 LNO 소재를 사용할 때 표면에서 발생하는 산소가 기계적 열화를 일으킨다는 사실을 확인했다고 7일 밝혔다.

소재 표면에 그래핀을 덧씌워 산소 발생을 막자 소재의 수명은 2배 이상 늘어났다.

LNO 소재는 리튬이온 이차전지 양극 소재인 리튬코발트산화물에서 코발트를 니켈로 대체한 소재다.

리튬이온 이차전지의 양극과 음극은 배터리의 성능을 결정하는데 양극은 주로 용량과 사용 시간을 좌우한다. 양극 소재에 코발트 대신 니켈을 이용하면 가격을 20％ 이상 낮추고 에너지 밀도를 30％ 이상 높일 수 있다.

밀도가 높을수록 에너지를 많이 담을 수 있어 배터리 용량이 늘어난다. 뿐만 아니라 아프리카 콩고 등에서 공급되는 코발트는 채굴 과정에서 아동 노동 착취 등의 문제가 제기돼 니켈을 사용해야 한다는 목소리가 더욱 높아졌다.

다만 이런 장점에도 불구하고 LNO 소재는 수명이 짧아 그간 상용화되지 못했다. 연구팀은 LNO 소재를 사용할 때 표면에서 산소가 발생한다는 사실을 확인했다.

이에 연구팀은 LNO 소재의 표면에 ‘꿈의 소재’로도 잘 알려진 그래핀을 덧씌워 산소 발생을 차단해 수명을 2배 이상 늘리는 데 성공했다.

박규영 교수는 “이 연구성과를 활용하면 코발트를 없앤 LNO 소재의 상용화를 매우 빠르게 앞당길 수 있다”고 말했다. /이시라기자