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[IT뉴스]비싼 니켈·코발트 쓰지 않고, 40% 성능 높인 `차세대 리튬이온전지` 나온다

온카뱅크관리자

2024-05-01 14:20:23

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST, 망간 기반 양극재 설계 전략 제시<br>낮은 전자전도도 향상, 열화 문제 해결</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="H0bCuSc6CT">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="XpKh7vkPWv" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="KAIST는 양극재의 핵심광물로 비싼 니켈, 코발트를 사용하지 않고 40%의 성능을 높인 망간 기반의 '양이온-무질서 암염 양극재'를 개발했다.

KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/01/dt/20240501142024648afjy.jpg" data-org-width="540" dmcf-mid="YUNznb5rvW" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/01/dt/20240501142024648afjy.jpg" width="658"></p>
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            KAIST는 양극재의 핵심광물로 비싼 니켈, 코발트를 사용하지 않고 40%의 성능을 높인 망간 기반의 '양이온-무질서 암염 양극재'를 개발했다. KAIST 제공
           </figcaption>
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          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="ZDhxmeKGyS" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="서동화 KAIST 신소재공학과 교수" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/01/dt/20240501142025960gxfq.jpg" data-org-width="540" dmcf-mid="GPdtQ0TNyy" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/01/dt/20240501142025960gxfq.jpg" width="658"></p>
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            서동화 KAIST 신소재공학과 교수
           </figcaption>
          </figure>
          <p dmcf-pid="5wlMsd9Hhl" dmcf-ptype="general">비싼 희귀금속을 쓰지 않고 리튬이온전지의 성능을 40% 가량 높일 수 있는 기술이 개발됐다.</p>
          <p dmcf-pid="1rSROJ2XSh" dmcf-ptype="general">KAIST는 서동화 신소재공학과 교수 연구팀이 울산과학기술원(UNIST), 캐나다 맥길대 등과 공동으로 리튬이온전지 양극의 핵심 광물인 니켈, 코발트 없이 에너지 밀도를 40% 향상시킨 '차세대 리튬이온전지 양극'을 개발했다고 1일 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="thGLvaP3hC" dmcf-ptype="general">리튬이온전지 원가 중 가장 높은 비중을 차지하는 재료는 니켈, 코발트 등과 같은 고가의 희귀금속이 다량 포함된 양극재다. 양극재는 리튬이온을 제공하는 소스로, 전지의 성능을 크게 좌우한다. 이 때문에 값이 저렴하고 성능이 우수한 차세대 리튬이온전지 양극재 개발이 활발하게 이뤄지고 있다.</p>
          <p dmcf-pid="FlHoTNQ0TI" dmcf-ptype="general">연구팀은 차세대 리튬이온전지 양극재 중 '망간 기반의 양이온-무질서 암염(DRX) 양극재'에 주목했다. DRX 양극재는 값싸고 매장량이 풍부한 망간, 철 등을 사용할 수 있고, 기존 상용화된 삼원계 양극재보다 높은 에너지 밀도를 가진다. 특히 값비싼 니켈과 코발트 없이도 소재를 설계할 수 있다. </p>
          <p dmcf-pid="3SXgyjxplO" dmcf-ptype="general">하지만, 망간 기반 DRX 양극재의 경우 양극재 비율이 90% 이상인 전극으로 전지를 만들면 전지 성능이 매우 낮고 급격히 열화되는 문제가 있다. DRX 양극재 비율을 70%로 낮춰 전극을 만들어야 하는데, 이 경우에는 삼원계보다 오히려 에너지 밀도가 떨어지는 한계가 있다.</p>
          <p dmcf-pid="0xLpe7GkSs" dmcf-ptype="general">연구팀은 망간 기반 DRX 전극 제조 시 다중벽 탄소나노튜브를 사용해 전극 내 양극재 비율을 96%까지 끌어 올리더라도 전지 성능이 떨어지지 않도록 구현했다. 이를 기반으로 전극 무게 기준 약 1㎏당 1050Wh 높은 에너지 밀도를 갖는 양극재를 개발했다. 이는 리튬이온전지 양극 중 세계 최고 수준이며, 상용 삼원계 양극 대비 에너지 밀도가 40% 향상된 수준이라고 연구팀은 설명했다.</p>
          <p dmcf-pid="pMoUdzHETm" dmcf-ptype="general">연구팀은 망간 함량을 낮춰 부피 변화를 억제하고, 다중벽 탄소나노튜브를 통해 낮은 전자전도도를 극복할 수 있는 차세대 리튬이온전지 양극 설계 전략을 제시했다.</p>
          <p dmcf-pid="URguJqXDTr" dmcf-ptype="general">서동화 KAIST 교수는 "상용화를 위해 해결해야 할 문제들이 아직 남아 있지만, 중국 의존도를 높은 니켈, 코발트 없이 차세대 양극을 개발할 수 있어 이차전지 시장에서 우리나라 기업의 글로벌 경쟁력을 높이는 데 기여할 것"이라고 말했다.</p>
          <p dmcf-pid="uJjqLK1myw" dmcf-ptype="general">이 연구결과는 에너지 분야 국제 학술지 '에너지 및 환경과학(지난 3월 27일자)' 온라인에 게재됐고, 6월 표지 논문으로 출판된다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr </p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 디지털타임스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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