경북대 스마트모빌리티공학과 오지민 교수팀은 광운대 김민경 교수팀과 공동으로 차세대 배터리의 성능 저하 원인인 열화 현상을 규명하고, 이를 억제할 수 있는 새로운 전해질 최적화 기술을 제시했습니다.

차세대 리튬이온 배터리의 핵심 소재로 꼽히는 '단결정-니켈 층상 구조 산화물'은 높은 안정성과 에너지 밀도로 전기차, 드론, 로봇용 배터리에 활용 가능성이 크지만, 사용 과정에서 전극 계면이 불안정해지고 입자가 부서지면서 성능이 빠르게 떨어지는 열화 문제가 있습니다.

공동 연구팀은 전해질 첨가제의 조성을 최적화해 단결정 양극의 열화 문제를 해결할 수 있음을 입증했습니다.

전해질에 인산리튬 플루오로에틸렌 카보네이트라는 첨가제를 함께 투입하면, 충·방전 초기 전극 표면에 불화리튬 보호막이 형성돼 전극 열화를 효과적으로 억제한다는 사실을 밝혀냈습니다.

오지민 교수는 "이번 연구는 단결정 양극에서 발생하는 열화 메커니즘을 규명하고, 이를 전해질 최적화로 억제할 수 있음을 실험적으로 입증했다는 데 의미가 있다. 전기차와 드론, 로봇 등 고에너지밀도 배터리가 필요한 분야에서 장기 수명 확보에 크게 기여할 수 있을 것"이라고 기대했습니다.

이번 연구는 경북대의 우수 신임 교원 정착 연구비, 한국연구재단의 글로벌 기초 연구실 지원사업과 산업통상자원부의 주력산업 IT 합사업 지원으로 수행됐습니다.

연구 결과는 공학 및 환경 분야 최고 수준의 국제 학술지인 '화학 공학 저널' 9월 18일 자 온라인판에 게재됐습니다.