망간 활용한 차세대 전지 개발
에너지 밀도 40% 향상, 비용 절감
최근 국내외 연구팀이 희귀금속을 사용하지 않고도 높은 성능을 자랑하는 리튬이온전지의 새로운 양극재 개발에 성공하였다. 이는 니켈과 코발트를 사용하지 않고 망간을 주재료로 하여 에너지 밀도를 크게 향상시킨 결과이다.
차세대 전지 개발: 망간을 활용한 기술 혁신
이번에 개발된 망간 기반의 무질서 암염 양극재는 기존의 삼원계 양극재보다 약 40% 향상된 1,000Wh/kg의 에너지밀도를 실현하였다.
이는 망간과 철 같은 비교적 흔하고 저렴한 자원 사용으로 인해 생산 비용이 크게 절감되었다는 이점이 있다.
전기차 배터리의 진화: 희토류 없는 성능 강화
연구팀은 망간 기반 양극재의 비율을 높여도 성능 저하 없이 안정적인 전자 전달 네트워크를 형성하는 것에 성공하였다.
이번 개발은 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 활용하여 전극의 전자 전도성을 높이고, 충전과 방전 동안 발생하는 부피 변화율을 관리하는 새로운 전략으로 가능하였다.
상용화 도전: 해결해야 할 기술적 문제들
망간 기반 DRX 양극재의 전지 성능이 상용화 수준에 도달하기 위해서는 해결해야 할 기술적 문제들이 여전히 남아있다.
관련 연구를 진행한 서동화 교수는 “니켈, 코발트 없이 양극을 개발하는 것은 저가 이차전지 시장에서 우리 기업의 경쟁력을 강화할 수 있는 중요한 기회가 될 것”이라고 강조했다.
계속되는 연구개발의 중요성
이번 연구 결과는 에너지 및 환경과학 저널에 실렸으며, 한국연구재단과 산업통상자원부의 지원을 받아 수행되었다. 관련 연구원들도 이 연구에 큰 기여를 하였다.
이 연구는 한국과학기술정보연구원의 슈퍼컴퓨터를 이용하여 연구 데이터를 처리하였다.
상용화의 문턱을 넘기 전임에도 불구하고, 이와 같은 연구가 반복적으로 수행되어야 기술적 혁신을 이룰 수 있다. 선진국에서 대규모의 예산을 투입하여 기초 과학을 발전시키는 것과 같은 맥락이다.
이번 연구가 산업 전반에 큰 변화를 가져올 수 있을지 기대된다.
