최남순·홍성유 교수팀…"리튬이온 배터리 성능을 높일 것"
(울산=연합뉴스) 장영은 기자 = 유니스트(UNIST)는 에너지 및 화학공학부 최남순-홍성유 교수팀이 리튬이온 배터리의 한계(고전압, 고용량)를 극복할 수 있는 전해액 첨가제 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
UNIST에 따르면 리튬이온 배터리의 에너지 용량을 높이기 위해 실리콘계 음극 물질(실리콘-탄소 복합체)을 사용하려는 시도가 많다. 실리콘의 에너지 밀도가 탄소보다 10배 크다고 알려졌기 때문이다.
그러나 실리콘 기반 음극 물질은 충전과 방전 과정에서 3배 이상 팽창해 상용화에 한계가 있다.
최 교수팀은 실리콘계 음극 물질의 팽창을 제어하는 방법으로 새로운 전해액 첨가제(LiFMDFB)를 개발했다.
이 물질이 음극 물질을 견고하게 둘러싸서 실리콘이 팽창해도 구조적으로 안정성을 갖게 한 것이다.
이와 더불어 양극에 고전압을 흘려도 망가지지 않도록 보호막을 만들게 했다.
제1저자인 한정구 석·박사통합과정 연구원은 "전해액 첨가제가 전해액보다 먼저 분해돼 전극 표면에 보호하는 층을 만드는 원리"라며 "보통 전해액 첨가제는 양극과 음극에 따로 작용하는데, 새로 개발한 전해액 첨가제는 양극 보호는 물론 실리콘계 음극 제어에도 강력한 효과를 보였다"고 설명했다.
새로 개발한 전해액 첨가제로 4.55V의 높은 충전 전압에서 200회 반복 충·방전에도 양극과 음극의 구조적인 안정성이 유지됐다.
또 12분 만에 전체 배터리 용량을 모두 쓰는 고출력 조건(5C)에서도 높은 용량 구현율을 보여줬다.
최 교수는 "전체 배터리에서 1% 정도 차지하는 전해액 첨가제 만으로 고전압 양극과 고용량 음극의 구현이 가능해 전체 리튬이온 배터리의 성능을 높일 수 있다"며 "향후 고전압 양극 소재 개발과 고에너지 밀도를 갖는 리튬이온 배터리의 상용화에도 기여할 것”이라고 전망했다.
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