차세대 에너지원으로 각광받고 있는 리튬2차전지의 안전성을 획기적으로 향상시키고 높은 용량을 유지할 수 있는 신개념 구조의 리튬2차전지 양극재료가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한양대학교 화학공학과 선양국 교수팀은 현재 사용되고 있는 니켈계 양극재료의 높은 용량과 니켈코발트망간계 양극재료의 높은 안전성을 동시에 구현할 수 있는 '농도구배형(concentration-gradient) 구조'의 양극재료를 개발했다고 23일 밝혔다.

이번 연구의 결과는 세계적인 재료과학 분야 학술지 '네이처 머티리얼스(Nature Materials)'의 온라인판 23일 새벽 4시(한국시간)에 발표됐다.

이번에 개발된 양극 재료는 구형의 니켈계 양극재료 주변에 니켈코발트망간계 양극재료가 둘러싸여 있는 구조로, 입자 내부에서 외부까지 니켈과 코발트, 망간의 농도가 점차로 줄어들거나 늘어나는 등 연속적인 전이금속의 농도 분포를 갖고 있다.

선 교수는 "내부입자의 고용량 특성과 외부입자의 고안전성 특성을 동시에 구현할 수 있을 뿐만 아니라 입자 내부에서 외부로의 급격한 농도차이로 인해 생기는 저항을 줄일 수 있어, 궁극적으로 리튬2차전지의 용량특성과 열안정성은 물론 수명특성까지 한층 향상시킬 수 있다"며 "한 입자에서 이 같은 구조를 실현한 것은 세계 최초"라고 말했다.

선 교수는 또 "농도구배형 구조의 양극재료는 정보통신 모바일용 소형전지 뿐만 아니라 하이브리드 전기자동차, 전력저장 시스템용 대형전지까지 널리 이용될 것"이라며 "농도구배형 구조의 개념은 연료전지, 태양전지 등 다른 차세대 에너지 시스템의 전극 소재 개발에 새로운 방향을 제시할 것"이라고 덧붙였다.

김영민 기자 mosteven@ajnews.co.kr