니켈(Ni) 함량 97% NCA(M) 소재의 15분 급속 충전 시 수명 유지율. 자료 제공=유니스트전기자동차 배터리를 15분 만에 충전할 수 있는 양극재 기술이 개발됐다. 기존 음극재를 그대로 사용하면서 급속충전에 따른 배터리 수명 저하를 줄일 수 있는 기술로 평가받는다.
유니스트(UNIST·울산과학기술원) 창업기업인 에스엠랩(SMLAB)은 리튬이온 배터리의 급속충전에 따른 문제를 개선할 수 있는 ‘단결정 양극재’ 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 양극재의 형상과 구조를 변화시켜 배터리 수명을 30% 향상시킬 수 있는 것이 특징이다. 에스엠랩은 2018년 7월 UNIST 에너지화학공학과 조재필 특훈교수가 창업한 교원창업기업이다.
전기차에 쓰이는 리튬이온배터리에 급속충전을 반복하면 양극과 음극에서 부반응이 일어나 수명이 저하된다. 에스엠랩에서 개발한 급속충전 기술은 음극에 흑연을 그대로 사용하면서 양극 소재의 형성과 표면구조를 변화시켜 고속충전 특성을 획기적으로 개선했다. 이번에 개발한 양극 소재는 니켈 97%에 코발트 2% 미만인 단결정 소재(NiCoAlMn)다.
에스엠랩은 자체 운용 중인 파우치형 리튬이온배터리 제조설비를 이용해 고속충전 평가를 진행했다. 15분 동안 충전(90%)과 방전(0%)을 300회 반복한 뒤에도 수명 특성이 85%까지 유지됐다. 반면 동일한 조성의 다결정 소재는 225회 충방전 반복 시 수명 유지율이 40%로 급격히 저하됐다.
조재필 에스엠랩 대표는 “기존에 사용되는 고속충전용 양극재는 다결정이고 니켈 함량이 80% 정도에 값비싼 코발트 함량이 5% 이상”이라며 “니켈 함량 97%에 코발트를 2% 미만으로 줄여 가격 경쟁력을 높인 단결정 양극 소재를 이번에 처음으로 개발했다”고 말했다.
