국립부경대 연구팀이 고에너지 밀도 이차전지 핵심 소재인 NCA 양극재의 구조적 결함을 줄이고 성능 저하 문제를 해결할 수 있는 기술을 개발했다.

국립부경대 고민성 금속공학전공 교수, 채수종 에너지화학소재전공 교수 연구팀은 NCA 전구체 내 음이온 불순물을 제거할 수 있는 이온 교환 기반의 개질 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

연구팀이 개발한 기술은 기존 공정에서 구조적 불안정성을 유발하던 황산이온 기반 불순물을 효과적으로 제거해 NCA 양극재의 열화 현상을 억제하고 전기화학적 안정성을 높이는 기술이다.

연구팀이 실험한 결과 이온 교환 방식으로 개질된 NCA 양극재 용량은 196.5 mAh/g으로 소재 본연의 성능이 안정적으로 구현된 것으로 확인됐다.

성능 저하의 주요 원인으로 지목되는 황산이온 함량이 최대 80%까지 줄어들면서 결정 구조가 안정되고 리튬 이온의 이동 경로가 균일하게 확보돼 전체적인 전기화학 성능 향상으로 이어졌다.

고민성 교수는 "이 기술은 NCA 양극재에만 국한되지 않고 다양한 이차전지 양극재 시스템에도 응용 가능성이 높다"며 "기존 NCA 소재 고유 성능을 방해하던 구조적 한계를 효과적으로 극복함에 따라 향후 추가적인 개질 공정을 통해 보다 높은 수준의 성능 개선도 가능할 것으로 전망한다"고 밝혔다.

한국연구재단(중점연구소지원사업)과 한국에너지기술평가원(에너지인력양성사업) 지원을 받은 이번 연구 결과는 에너지 및 재료 분야 세계적 학술지에 게재됐다.