리튬 배터리의 성능을 획기적으로 향상시키는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

서울대학교는 박병우 재료공학부 교수와 미국 버클리연구소의 김천중 박사가 고체상 반응을 이용해 그래핀이 균일하게 코팅된 Li4Ti5O12(LTO) 음극전극을 개발하는데 성공했다고 2일 밝혔다.

LTO 음극전극은 기존의 전극과 비교해 충·방전시 효율성이 높아 기업이나 연구소에서 차세대 음극 물질로 주목해 왔다. 하지만 낮은 전기전도를 띠고 있어 상용화에 한계가 있었다.

박 교수 연구팀은 티타늄 산화물을 그래핀 산화물로 코팅한 뒤 리튬 전구체와의 열처리 과정을 통해 그래핀 산화물 환원과 고체상 반응을 동시에 진행하는 기법으로 그래핀이 코팅된 LTO 합성에 성공했다. 연구팀이 개발한 LTO 음극전극은 기존의 그래핀 코팅 리튬-금속 산화물보다 표면이 균일하고 안정된 코팅을 형성하는 등 향상된 수준의 충·방전율을 보였다.

박 교수는 “전도성을 갖는 물질을 LTO 표면에 코팅해 초기 리튬이온의 빠른 반응을 유도해 LTO의 단점인 비전도성을 극복하고자 했다”며 “이번 연구로 향상된 리튬 배터리는 충전 속도도 빠르고 충전 횟수도 크게 늘어나 휴대전화나 노트북, 전기자동차 등에 혁신적인 발전을 가져올 것“이라고 말했다.

연구팀의 연구성과는 학술지 ‘저널 오브 머티리얼스 케미스트리 에이(Journal of Materials Chemistry A)의 최신호 표지 논문으로 선정됐다.