경북대학교 금속재료공학과 전상은 교수팀은 12분 안에 배터리 충전의 80%를 달성할 수 있는 리튬이온 배터리용 음극 소재 기술을 개발했다고 밝혔습니다.
현재 상용화된 흑연 음극재는 고속 충전 시 리튬 플레이팅과 덴드라이트 형성으로 인한 폭발이나 화재 가능성이 있으며, 고속 충전이나 방전에 따른 전극의 변형으로 인해 수명이 급격히 짧아지는 단점이 있습니다.
고속 충전 환경에서도 안정성을 보장하고, 긴 수명을 가지는 대체 음극재 개발이 절실한 상황에서, 전 교수팀은 매우 안정한 화합물인 이산화 티타늄으로 새로운 해결책을 제시했습니다.
기존 이산화 티타늄 음극재는 이온 전도도가 낮고, 용량이 작은 문제가 있었는데, 전 교수팀은 속이 빈 구형 구조의 이산화 티타늄 음극재를 설계하고, 나노 크기의 이산화 티타늄 입자와 구형 탄소 입자의 혼합비를 조절하는 합성 기술을 개발했습니다.
전 교수팀은 속이 빈 이산화 티타늄 구조의 두께를 얇게 조절해, 리튬 이온의 느린 확산 문제를 개선해 초고속 충전 가능성을 입증했습니다.
전 교수는 "이번에 개발된 속이 빈 구형 이산화 티타늄 음극재는 리튬 이온의 이동을 효율적으로 개선한, 안전하면서도 초고속 충전이 가능한 소재"라며 "이 기술이 상용화되면 전기차 충전을 위해 수십 분의 시간을 기다릴 필요가 없어질 것으로 기대된다"라고 밝혔습니다.
