UNIST(울산과학기술원)는 최남순·곽상규 에너지 및 화학공학부 교수 연구팀이 장거리용 전기자동차에 적용할 수 있는 고용량 리튬이온 배터리용 전해액 시스템을 개발했다고 19일 발표했다.
리튬이온 배터리는 리튬이온이 양극과 음극을 오가며 충·방전한다. 이때 전해액은 리튬이온이 지나다니는 통로인 동시에 전극 표면과 반응해 보호막 역할을 한다.
고용량 양극 소재로는 니켈 함량이 60% 이상인 ‘니켈 리치(Nickel Rich)’가 주목받는데, 이 물질은 반응성이 커 전극 표면에서 기존 전해액을 쉽게 분해하며 전극 보호막을 파괴하는 등 배터리 성능을 낮추는 단점이 있다.
최남순 교수팀은 이런 문제를 전해액의 안정성을 높이고 고전압에서도 니켈 리치 양극층을 보호할 수 있는 아미노 실레인 계열의 새로운 첨가제(TMS-ON)를 추가해 해결했다. 이 첨가제는 전극 보호막을 파괴하는 산성 화합물 생성을 근본적으로 억제하며, 소량으로 생성된 산성 화합물까지 제거한다. 제1저자인 김고은 UNIST 박사는 “새로운 첨가제는 산성 화합물 생성 자체를 억제해 음극까지 보호할 수 있다”며 “전체 전해액의 0.5% 수준만 더해도 양극과 음극을 보호하면서 배터리 성능을 높일 수 있다”고 설명했다.
울산=하인식 기자 hais@hankyung.com
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