성균관대 에너지과학과 김종순 교수 연구팀이 코발트를 사용하지 않고 니켈 함량을 줄인 과리튬계 양극 소재를 개발했다.

13일 성균관대에 따르면 과리튬계 양극 소재는 망간 비중을 높여 가격 경쟁력이 높고 이론 용량이 큰 장점이 있지만 반복 충·방전 과정에서 구조가 변해 성능이 떨어지는 문제가 있었다.

연구팀은 충·방전 과정에서 구조 변형이 누적되며 성능 저하가 가속된다는 점을 확인하고 산소 공유결합 제어 인자를 도입해 산소 이탈을 억제하는 설계 전략을 적용했다.

그 결과 100회 충·방전 후에도 초기 용량의 93.4%를 유지했다. 기존 소재 대비 수명이 약 30% 이상 개선된 수치다.

또 니켈 함량을 0.1몰 수준으로 낮추고 코발트를 사용하지 않는 구조를 구현해 원가 경쟁력을 높였다. 비용 대비 에너지 성능은 기존 하이니켈 소재보다 2.6배 이상 우수한 것으로 나타났다.

연구팀은 전기차용 대용량 에너지 저장장치 분야에서 상용화 가능성을 제시했다고 밝혔다.

연구 결과는 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스’에 게재됐다.