공주대 강용묵 교수팀, 전기차용 비철계 올리빈 양극 소재 퇴화 원인 규명

[아시아투데이=이신학 기자] 공주대학교는 강용묵(사진) 교수 연구팀이 한국표준연구원 김용일 박사 연구팀-미국 RPI Ramanath 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 전기자동차용 비철계 올리빈 양극 소재의 전기화학적 퇴화의 원인을 소재 자체의 구조적 관점에서 세계 최초로 규명 했다고 7일 밝혔다.

이번에 퇴화가 규명된 비철계 올리빈 양극 소재는 하이브리드 전기 자동차보다 높은 에너지 밀도를 요구하는 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV) 및 전기자동차(EV) 용으로써 전세계적으로 연구가 진행되고 있다.

이번 연구결과는 에너지 환경분야의 최고 권위지인 '에너지 앤 인바이런먼털 사이언스(Energy and Environmental Science)'지 온라인 판(Advance Article)에 지난 6일 게재됐다.

신재생 에너지 기술의 핵심이라 할 수 있는 에너지 저장 시스템(ESS) 및 전기자동차(EV) 부문은 높은 출력, 높은 에너지 밀도를 동시에 구현할 수 있는 차세대 이차 전지 시스템의 개발을 요구하고 있으며, 이런 이유로 인해 전 세계적으로 고전압을 갖는 층상 구조 화합물 및 비철계 올리빈 화합물 양극 소재에 대한 관심이 고조되고 있다.

이중 비철계 올리빈 화합물의 경우 높은 전압, 구조적 안정성 등으로 인해 차세대 이차 전지 시스템에 적용하고자 하는 연구가 활발하지만 해당 소재가 가지는 구조적 문제점에 대한 이해가 미비하여 효율적으로 성능을 향상시키는데 제약이 있었다.

강 교수팀은 제 1원리 계산, 중성자 회절, X-ray 흡수 분석법 등의 연계를 통해 비철계 올리빈 화합물의 구조적 불안정성에 기여하는 주요 인자가 소재 내의 양이온 간의 자리 혼합 현상에 있음을 실험적으로 밝혀냈다.

강 교수는 "전세계적으로 올리빈 화합물의 양극 소재 부문 점유율이 미약하지만 차세대 전지 시스템의 경우 올리빈 화합물 중 비철계 소재의 중요성이 크기 때문에 본 연구가 향후 해당 소재의 연구에 있어서 개선 방향을 제시한다는 데 큰 의의가 있다"고 밝혔다.

해당 결과는 지식경제부의 'World Premier Materials 사업' 및 한국연구재단의 기후변화대응 기술개발사업', '신기술융합형 성장동력사업'의 지원을 받아 수행됐다.

: 이신학
아시아투데이 사회2부 onyangasan@asiatoday.co.kr

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