[글로벌대학팀 김선영 기자] 경희대학교 신소재공학과 박민식 교수 연구팀이 호주 울런공대학교 김정호 교수, 한양대학교 신소재공학부 이종원 교수와 공동으로 리튬이온전지용 고성능 천연흑연 음극소재를 개발했다. 이번 연구는 전기차 개발의 핵심 부품인 리튬이온전지의 급속충전 성능을 획기적으로 개선한 성과로 주목받고 있다.

개발된 천연흑연 음극소재는 급속충전 성능을 향상시키면서도 리튬이온전지의 안정성과 수명을 연장하는 효과를 가져왔다. 이 연구의 성과는 세계적인 학술지인 『Advanced Materials(IF=27.4)』 2월호에 실리며 우수성을 인정받았다.

리튬이온전지의 흑연 음극소재는 고속충전 시 리튬금속 전착 문제로 성능 저하와 안정성에 문제가 발생하는데, 연구팀은 이를 해결하기 위해 표면 제어 기술을 활용해 천연흑연의 계면 특성을 최적화했다. 신규 기능성 코팅층을 도입해 계면 저항을 감소시키고 급속충전을 가능하게 만들었다.

실험 결과, 리튬이온전지는 약 300회의 충방전 사이클 후에도 88.8%의 용량 유지율을 달성했으며, 리튬금속 전착 없이 안정적으로 구동되었다. 또한, 저가의 천연흑연 음극소재를 사용하여 14.7분 만에 80% 충전이 가능하다는 것을 검증했다. 이는 급속충전 성능이 가능한 리튬이온전지 개발의 방향성을 제시하는 중요한 연구로 평가된다.

박민식 교수는 "기능성 코팅층을 도입해 급속충전 성능을 크게 개선한 새로운 접근법을 제시했다. 기존 흑연 음극소재의 한계를 넘어서 새로운 설계인자를 제시한 것"이라고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 원천기술개발사업의 지원을 받아 진행되었다.

김선영 기자 글로벌대학팀 news@beyondpost.co.kr