“커피 한 잔 마시는 사이에 전기차 완충”

포스텍 김원배 교수 연구팀, 초고속·고용량 배터리 음극재 개발
3분 내 충전 안정성 확인… 재료공학 분야 학술지 표지논문 게재

포스텍 연구팀이 커피 한 잔을 마시는 시간인 3분 만에 전기차를 초고속으로 충전할 수 있는 기술 개발에 성공했다.

김원배<사진> 포스텍 화학공학과·배터리공학과 교수와 강송규 박사 연구팀은 ‘망간(Mn)-철(Fe) 산화물’ 음극재에 고극성의 불소화 계면층을 도입해 고용량과 안정성을 갖춘 혁신적인 음극 소재를 개발했다고 26일 밝혔다.

이 연구는 우수성을 인정받아 재료공학 분야 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’의 앞표지 논문으로 최근 게재됐다.

김 교수 연구팀이 개발한 음극재는 배터리 충·방전 과정에서 금속 산화물이 나노 크기의 강자성 금속으로 변환되며 일반 음극재에 비해 더 많은 리튬 이온을 저장할 수 있다.

또 전극 내 이온과 전자 전달을 촉진하고 내구성을 강화하며, 부피 변화로 인한 변형력도 효과적으로 완화했다.

그 결과 약 3분 이내의 급속 충전 조건에서도 상용화 음극재 대비 최소 140% 이상 향상된 성능을 보였다. 300번의 급속 충·방전 사이클 후에도 92% 이상의 용량 유지율을 기록하며 안정성도 확보했다.

김 교수는 “고극성 계면 제어 기술을 통해 고에너지밀도 음극재의 한계를 극복하고, 새로운 접근법을 제시했다”며 “이번 연구는 전기차의 주행거리, 내구성, 충전 속도를 모두 향상시킬 중요한 기술적 기반이 될 것”이라고 말했다.

/단정민기자 [e-mail]