[녹색경제신문 = 문홍주 기자] 전기차 급속충전의 안정성 증가 및 배터리의 긴 수명을 확보할 수 있는 핵심기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

이번 기술 개발은 한국전기연구원(이하 KERI) 전기소재공정연구센터의 최정희 박사팀이 한양대 이종원 교수팀, 경희대 박민식 교수팀과 함께 개발했다.

빠른 충전 속도와 배터리 안정성 확보 문제, '산화알루미늄(Al2O3)' 입자 부분 코팅으로 해결

KERI는 리튬이온전지 음극(-) 극판 표면에 1마이크로미터(㎛) 이하의 아주 작은 ‘산화알루미늄(Al2O3)’ 입자를 부분 코팅하는 기술로 문제를 해결했다.

산화알루미늄 입자가 리튬이온전지 음극과 전해질 간의 계면을 효과적으로 제어하고, 리튬 이온의 빠른 이동을 유도한다는 것에 착안한 결과다.

기존 연구들이 주로 전극 내부의 소재에 집중했다면, 최정희 박사팀은 전극 표면에 산화알루미늄을 코팅하는 기술로 문제를 해결했다. 따라서 전극 내부에 다른 기능성 소재를 도입하지 않아도 되기 때문에 공정 과정이 단순하다. 산화알루미늄은 자외선차단제 재료로 사용될 정도로 생체에 무해한 특성을 가지고 있으며 가격 또한 저렴하다.

KERI 전지소재공정연구센터 최정희 센터장은 "향후 대면적 중대형 용량의 전지로의 스케일 업 과정에서 산화 알루미늄 입자를 균일하게 코팅하는 ‘롤투롤’(얇은 소재를 회전 롤에 감으면서 특정 물질을 도포해 새로운 기능까지 갖게 하는 공법) 기술 개발이 과제가 될 것으로 예상한다"고 밝혔다. 

또한 최 센터장은 "이번 연구 결과가 실제 전기차 배터리 팩에 적용되려면 기업과의 기술 협력 과정이 중요하다"라며 "이 과정에 따라 상용화에 걸리는 시간이 달라질 것"이라고 전망했다.

연구팀의 또 다른 관계자는 “현재 500mAh급 파우치 셀까지 효과 검증을 진행했고, 향후 대면적 중대형 용량의 전지에서도 적용될 수 있도록 기술을 발전시킬 계획”이며 “다양한 검증을 통해 산화알루미늄이 코팅된 고에너지밀도의 음극 전극(4.4 mAh/cm2)이 500회의 급속충전(상온 25°C에서 진행)에도 83.4% 이상 성능(잔류 용량비)을 유지하는 것을 확인했다”라고 밝혔다.

이번 연구결과는 우수성을 인정받아 국내는 물론, 미국 특허 등록도 마쳤으며, 재료공학 분야 국제 저명 학술지인 ‘Advanced Functional Materials’에도 최근 논문이 게재됐다.