충북대와 SK온이 공동연구를 통해 겨울철 전기차 배터리의 성능 저하를 개선할 수 있는 차세대 단결정 양극재 설계기술을 개발했다.
충북대학교 신소재공학과 박기대 교수 연구팀이 SK온과의 산학공동연구를 통해 노즐 타입 분무열분해공정으로 내부 결정립계를 최소화한 미드니켈 단결정 양극재 제조 설계기술을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 결는 재료과학 분야 국제학술지 ‘Advanced Science'에 최종 게재 승인됐으며, 연구의 우수성을 인정받아 학술지 백커버(back cover) 이미지로도 선정됐다.
연구팀은 차세대 전기자동차용 리튬이온전지 핵심 소재로 주목받는 LiNi₀.₆Co₀.₁Mn₀.₃O₂(NCM613) 미드니켈 단결정 양극재를 대상으로 분무열분해공정과 기존 공침공정의 단결정화 거동 및 저온 전기화학 특성을 비교·분석했다. 단결정 양극재는 충·방전 과정에서 입자 균열을 줄일 수 있어 차세대 배터리 소재로 주목받고 있다. 하지만 단결정 입자 내부에 결정립계가 남아 있을 경우 리튬이온의 이동을 방해해 저온에서 배터리 성능을 떨어뜨릴 수 있다는 한계가 있었다. 이 같은 문제를 해결하기 위해 리튬과 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)을 초기 출발용액 단계부터 함께 투입하는 노즐 타입 분무열분해공정을 적용했다. 이를 통해 원소가 균일하게 분포된 전구체를 제조하고, 열처리 과정에서 내부 결정립계가 최소화된 단결정 양극재를 구현했다. 이번 연구로 개발한 SP-NCM613은 저온 환경인 영하 10℃에서도 우수한 전기화학적 성능을 나타냈으며, 100회 충·방전 후에도 92.0%의 용량 유지율을 기록했다.
연구팀은 이번 연구를 통해 양극재 합성공정이 내부 결정립계 형성에 영향을 미치고, 결정립계가 리튬 확산과 저온 성능을 좌우하는 핵심 요인임을 규명했다. 이는 단결정 양극재의 저온 성능을 높이기 위해 소재 자체뿐 아니라 합성공정 단계에서 내부 미세구조를 정밀하게 제어해야 한다는 점을 보여준다. SK온 관계자 역시 이번 연구 결과가 향후 전기차의 저온 주행 성능을 대폭 개선할 고성능 양극재 제조기술 고도화 및 산업 현장 적용에 있어 중요한 기술적 기반이 될 것이라고 기대감을 나타냈다.

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https://www.breaknews.com/1241281

https://www.inews365.com/news/article.html?no=938346

https://www.dynews.co.kr/news/articleView.html?idxno=868486

http://news.mbccb.co.kr/home/sub.php?menukey=61&mod=view&RECEIVE_DATE=20261006&SEQUENCE=0118

https://news.bbsi.co.kr/news/articleView.html?idxno=4110585

https://www.gukjenews.com/news/articleView.html?idxno=3714105