헬로티 이동재 기자 | 염료가 용량·수명 줄이고 화재 발생위험 높이는 부반응 억제 .. Nano Letters 게재 청바지 염료로 더 오래가고 안전한 대용량 배터리를 만드는 기술이 개발됐다. UNIST 에너지화학공학과 이현욱 교수팀이 프러시안 블루 염료를 배터리 분리막에 코팅해 배터리 수명과 안전성을 확보하는 기술을 개발했다. 프러시안 블루 염료는 청바지를 만들 때 쓰는 염료다. 개발된 기술은 분리막에 코팅된 염료가 양극에서 녹아 나온 전이금속 이온을 포집해 이 이온이 음극 쪽으로 흘러들어 가는 것을 막는 기술이다. 전이금속 이온이 분리막을 그대로 통과하게 되면 배터리 전해액이 고갈되고, 음극 표면에 원치 않는 물질이 끼는 것과 같은 부반응이 일어나 배터리 용량이 줄고 화재 위험이 커진다. 대용량 배터리 소재인 하이니켈 양극소재는 니켈을 비롯한 전이금속이 양극 밖으로 녹아나오는 용출 현상이 잘 일어난다. 용출된 이온이 음극으로 넘어가게 되면 다양한 배터리 부반응의 기폭제가 된다. 금속 이온이 음극에 달라붙어 전기 저항이 큰 얇은 막을 만들고, 전해액을 고갈시키는 부반응이 대표적이다. 전해액이 고갈되면 배터리 용량이 줄어드는 문제가 있다. 또 음극 표면에 생긴
[헬로티] ▲무질서 암염 양극재의 구조와 양극재 입자의 현미경 사진. (출처 : UNIST) 리튬 함량을 줄이면서도 고성능을 유지할 수 있는 무질서 암염 소재로 고가의 배터리 양극소재를 대체할 수 있는 길이 열렸다. UNIST 에너지화학공학과 서동화 교수 국제공동연구팀은 고성능 무질서 암염 전극 설계 원칙으로 여겨지던 ‘리튬 과잉 조성’ 원리가 특정 무질서 암염 소재엔 적용되지 않는다는 사실을 최초로 밝혀냈다. 리튬 비율을 고가의 전이금속 대비 35% 이상 높게 설계하는 리튬 과잉 조성은 전극 성능은 높이지만 동시에 전지의 수명을 줄인다고 알려졌었는데, 연구진이 이 원칙을 뒤집는 물질을 찾아낸 것이다. 코발트, 니켈 같은 고가 희귀금속이 다량 포함된 양극재는 전기차 배터리(리튬이온배터리) 셀 가격의 20% 이상을 차지한다. 이 때문에 값싸고 매장량이 풍부한 망간, 철 등이 많이 포함된 무질서-암염(Disordered rock-salt) 소재가 새로운 양극재로 주목받고 있다. 상용소재 대비 용량도 30~50% 이상 커 전기차 뿐만 아니라 신재생에너지 발전 전력을 저장할 대용량 배터리 소재로도 적합하다. 하지만 무질서 암염 양극재의 짧은 수
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