헬로티 –매일 만나는 첨단 산업, 경제, IT 소식

테크노트 에스엠랩, 전기차용 양극재 소재 기술 개발...다결정 소재 대비 수명 특성 30%↑

전기차 배터리의 기존 음극 소재를 그대로 쓰면서 고속충전에 따른 수명 저하도 줄일 수 있는 획기적 방식의 양극 소재 기술이 나왔다. UNIST 교원창업기업인 에스엠랩(SMLAB)이 리튬이온배터리의 고속충전 특성을 개선할 수 있는 ‘단결정 양극 소재’ 기술을 개발했다. 양극 소재의 형상과 표면구조를 변화시키는 것만으로도 수명 특성이 30% 이상 향상됐다. 전기차에 사용 중인 리튬이온배터리에 급속 충전을 반복하면 양극과 음극에서 부반응이 일어나 수명이 저하된다. 급속 충전 시 리튬이온은 음극의 흑연 입자 내부로 들어가지 못하고 전해액과 반응해 손실된다. 양극에서도 빠른 속도로 리튬이온이 드나들게 되는데, 이런 충‧방전이 반복되면 부피가 팽창하면서 양극 구조를 붕괴해 리튬이온 출입을 어렵게 만든다. 이런 문제들은 결국 배터리 셀 온도를 높이고, 이에 따라 전해액과 양극과 음극의 소재 표면에서 분해도 가속화되므로 수명 저하로 이어지는 것이다. 이를 해결하는 기술로는 주로 음극 소재의 개선이 제안됐다. 흑연 대신 리튬을 사용하거나 흑연과 실리콘을 사용해 충전 시간을 단축하려는 시도였다. 배터리 충전 시 리튬이온은 음극의 흑연 구조 속에 있는 빈 공간으로 들어간다. 기

이동재 기자

2022-07-14 09:22

테크노트 저가형 배터리 '에너지 밀도 문제' 해결한 양극재 기술 개발돼

에스엠랩, 망간산화물계 단결정 소재 기술 개발·준양산 검증 완료 에스엠랩(SMLAB)이 망간과 니켈로만 구성된 단결정 양극재를 개발하는 데 성공했다고 17일 밝혔다. 개발된 양극재는 기존 저가형 배터리에 쓰이는 소재보다 에너지 밀도가 2배 이상 높아 전기차의 주행거리가 짧다는 단점을 극복할 수 있을 것으로 보인다. 배터리 양극재는 전체 배터리 가격에서 35% 이상을 차지할 정도로 고가다. 이 때문에 테슬라는 지난해 기본형 모델 전기차에 저가형 LFP 소재를 사용한 배터리를 탑재하겠다고 밝혔다. LFP 양극재는 기존 전기차 배터리 양극재보다 3배 가까이 싸지만, 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다. 에스엠랩이 개발한 소재는 비싼 코발트를 빼고 값싼 망간과 니켈을 3:1의 비율로 섞은 소재지만, 에너지 밀도가 LFP보다 2배 이상 높다. 또 망간계 전극 소재의 문제점인 낮은 출력 특성도 전도성 코팅을 독자 개발해 극복했다. 조재필 대표는 “해외 고객사와 양산 검증을 거쳐 2022년 4분기부터 전기차용 배터리 실증 테스트를 계획하고 있다”고 밝혔다. 그간 LFP 배터리 생산은 중국이 주도해 왔다. 최근 테슬라 외에도 포드, 폭스바겐 등이 LFP 배터리 채택을 검토이

이동재 기자

2022-01-17 16:15

일반뉴스 UNIST, 하이니켈 양극재 소재 개발해...내년 초 양산 검증 계획

헬로티 이동재 기자 | UNIST 에너지화학공학과의 조재필 특훈교수가 창업한 에스엠랩에서 비싼 코발트의 함량은 1% 미만으로 줄이고, 니켈 함량을 98%까지 끌어올린 전기차 배터리용 양극재를 개발했다. 니켈 함량은 배터리 용량을 좌우하는 요소다. 니켈 함량이 80% 이상인 양극재는 흔히 ‘하이니켈 소재’라 불린다. 비싼 코발트 사용을 최소화하면서 높은 용량을 발현하므로 배터리 업계에서 주목받고 있다. 일반적으로 니켈 함량이 1% 늘어나면 소재 1kg당 용량은 2Ah가 증가한다. 니켈 함량을 90%에서 98%로 높이면 용량이 16Ah 증가하는 효과를 볼 수 있는 것이다. 에스엠랩의 CEO인 조재필 UNIST 특훈교수는 “전기차용 배터리에 일반적으로 사용되는 양극재의 양이 100kg인 점을 고려하면, 1600Ah만큼의 용량이 늘어나 주행거리 증대로 이어지는 것”이라며 “실제로 Ni98 양극재를 적용한 배터리 셀의 구현용량은 230Ah/kg”라고 설명했다. 배터리 용량이 늘어나면 수명 및 안정성은 줄어들 수 있다. 에스엠랩에서는 이 부분을 ‘세라믹 계열의 신규 코팅 물질’을 적용해 개선했다. 현재 상용화 중인 하이니켈 소재의 니켈 함량은 88~90% 정도이며, 양

이동재 기자

2021-08-18 10:05