POSTECH, 망간계 양극재 수명 저하 원인 규명···산소 방출 조절 전략 제시

POSTECH 배터리공학과 홍지현 교수·임국현 박사, 박규영 교수, 신소재공학과 이호준 씨 연구팀은 리튬과잉층상구조 양극 소재의 수명 단축 원인을 규명한 연구 결과를 28일 발표했다. 연구 성과는 지난 22일 국제 학술지 '에너지&환경과학'에 게재됐다.

연구팀은 충·방전이 반복되면 소재 내부에서 산소가 빠져나가며 리튬과 금속 원자가 뒤섞인 '무질서 암염 구조'로 변하고, 충전 전압이 높을수록 산소 방출량이 늘어난다는 점을 확인했다. 다만 구조 변화로 리튬이 이동할 수 있는 경로가 늘어나 사용 가능한 용량이 증가하는 현상도 관찰됐으며, 산소 방출량을 조절한 소재는 200회 이상 충·방전 후에도 초기 성능의 98.4%를 유지했다.

홍지현 교수는 구동 온도나 표면 환경 조절로 열화를 늦출 수 있고, 산소 손실 조절을 통해 용도별 배터리 설계가 가능할 것이라고 밝혔다.