전기자동차 상용화를 위한 가장 큰 걸림돌인 배터리 문제를 해결하는 데 한 걸음 더 나아가게 됐다.
KAIST 신소재공학과 김도경 교수팀은 '리튬망간산화물 미세나노선'을 개발하는데 성공했다고 밝혔다.
이 물질은 기존 리튬이온 이차전지용 양극물질에 비해 100배 이상의 출력밀도를 나타내며, 제조기법이 단순하고 공정비용도 저렴해 앞으로 전기자동차용 배터리 분야에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
김 교수팀은 10㎚ 미만 굵기의 미세나노선 구조를 대량 합성해 양극물질에 적용함으로써, 기존 리튬이온 이차전지보다 100~200배 가량 높은 출력밀도를 나타내는 데 성공했다. 이는 엔진으로 사용되는 내연기관의 출력밀도에 근접한 수준이다.
지금까지 개발된 리튬이온 이차전지는 내연기관의 출력밀도에 훨씬 미치지 못해 중량이 많이 나갔다. 또한 값비싼 원료와 공정법을 이용하는 등 리튬이온이차전지는 전기자동차에 사용하는 데 있어 극복해야 할 한계를 안고 있었다.
이번 연구에서는 10㎚ 미만의 미세한 나노선이 가지는 구조적 유연함을 이용해 기존 리튬망간산화물이 지니고 있었던 '얀-텔러 뒤틀림(Jahn-Teller Distortion)'현상을 극복할 수 있음을 보여줬다.
높은 출력밀도를 보인 리튬망간산화물 미세 나노선 제조에 관한 연구는 산업적 응용이 조기에 가능할 것으로 예상되며, 국가 과학기술 경쟁력 제고 측면에 기여할 것으로 기대된다.
이번 연구 결과는 나노기술(NT) 분야의 가장 권위있는 학술지인 '나노 레터스(Nano Letters)'지 8월 26일자 온라인 판에 게재됐고, 현재 국내특허 출원중이다.