전기연, 급속충전용 리튬이온전지 개발

국내 연구진에 의해 전기차 급속충전과 같은 극한 상황에서도 높은 안정성을 보이는 리튬이온전지가 개발됐다.

한국전기연구원은 전기소재공정연구센터를 통해 한양대·경희대와의 공동 연구팀을 구성해 ‘산화알루미늄 코팅 기반 음극 표면처리 기술’을 개발했다고 27일 밝혔다.

이번 연구의 목적은 현재 전기차의 낮은 충전 속도를 향상시켜 전기차 보급을 확대하는 것이다.

그러나 충전 속도를 높이기 위해서는 전극 두께가 두꺼워야 하는데, 이 경우 지속적인 급속충전 시 성능이 떨어지는 ‘열화’ 현상이 나타는 문제점이 있었다.

이에 연구팀은 리튬이온전지 음극 극판 표면에 1㎛(마이크로미터) 이하의 아주 작은 산화알루미늄 입자를 부분 코팅하는 기술을 개발했다.

한국전기연구원에서 개발한 산화알루미늄 코팅 전지 [한국전기연구원 제공]

산화알류미늄은 산소와 알류미늄을 결합한 고체로 가격이 저렴하고 전기를 차단하는 절연성이 뛰어나 각종 세라믹 분야에서 널리 사용된다.

특히 연구팀은 산화알루미늄을 리튬이온전지에 적용할 경우 음극과 전해질 간 경계면을 효과적으로 분리하고 리튬 이온의 빠른 이동을 유도한다고 밝혔다.

새로 개발된 리튬이온전지는 급속충전 시에도 리튬이 충전·방전이 불가능한 ‘전착’ 상태로 변화하는 것을 막고 안정적인 수명을 유지하는 것으로 나타났다.

아울러 연구팀은 리튬이온전지의 에너지 고밀도화에도 성공했으며, 이번 연구는 국내와 미국에서 특허 출원 및 등록됐다고 전했다.

한국전기연구원 최정희 박사는 "편리한 급속충전과 리튬이온전지의 에너지밀도는 상충관계처럼 여겨져 이전까지 전기차의 대중화를 막는 원인으로 여겨져왔다"라고 말했다.

이어 "이번 기술 개발로 전기차 보급 확대와 탄소중립 실현에 기여할 수 있을 것"이라고 강조했다.