한기대 연구팀, 2차전지 성능 향상 기술 개발

금속물질 코팅으로 배터리 수명 향상

한국기술교육대는 에너지신소재화학공학부 김석준 교수 연구팀(임채윤·이가연·김종겸·최정호)이 리튬 배터리의 수명을 크게 늘릴 수 있는 코팅 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

연구팀은 리튬이 고르게 도금되지 않아 배터리 수명이 짧아지는 문제를 해결하기 위해 전극에 ▲PtTe₂(백금 텔루라이드)▲PdTe₂(팔라듐 텔루라이드)▲NiTe₂(니켈 텔루라이드) 등을 코팅했다.

백금 텔루라이드를 5nm 두께로 코팅한 배터리는 450회 이상 충·방전 후에도 초기 용량의 80%를 유지해 일반 리튬 전극 대비 약 1.7배 긴 수명을 기록했다.

니켈 텔루라이드 코팅 역시 유사한 조건에서 440회 이상 안정적인 성능을 보였다.

무음극 리튬이온배터리에서도 긍정적인 효과가 나타났다. 일반 구리 전극 사용 시 충·방전 효율이 약 70회부터 급격히 떨어졌으나 백금 텔루라이드 코팅 전극은 120회 사용 후에도 평균 95.5% 이상의 효율을 유지했다. 팔라듐·니켈 텔루라이드 코팅의 효율은 각각 97.6%와 97.1%로 나타났다.

이 밖에도 ▲도금 균일성 개선▲폭발 위험 감소▲확산 및 반응성 향상 등의 효과가 있었다.

김석준 교수는 논문에서 "이번 연구는 기존 배터리 구조를 바꾸지 않고도 단순한 표면 코팅만으로 수명과 안정성을 동시에 개선할 수 있다는 점에서 상용화 가능성이 매우 크다"며 "전기차나 스마트기기 등 다양한 분야의 배터리 기술에 새로운 전환점을 마련할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

이 연구는 세계적인 재료과학 저널 Advanced Materials 지난 1일 자로 게재됐다.

충청취재본부 박종혁 기자 whdgur353@asiae.co.kr