한 번 충전해 오래 달리는 장거리용 전기차 배터리를 위한 기술이 나왔다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부의 최남순·곽상규 교수팀은 ‘고리형 아미노 실레인 계열 첨가제’를 추가한 고용량 리튬 이온 배터리용 전해액 시스템을 개발했다고 밝혔다. 한 번 충전해 오래 달리는 장거리용 전기자동차에 적합하도록 배터리 용량과 수명을 늘리는 기술이다. 이 첨가제는 전극 보호막을 공격하는 불순물 생성을 억제하는 동시에 양극에 새로운 보호막을 만드는 역할을 한다. 전체 전해액의 0.5% 수준만 더해도 양극과 음극을 보호하면서 배터리 성능을 높일 수 있는 획기적인 기술이다.

리튬 이온 배터리에서는 리튬 이온이 전극을 오가며 충·방전한다. 전해액은 리튬 이온이 지나다니는 통로면서, 그 자체가 전극 표면과 반응해 보호막도 만든다. 따라서 고용량 배터리용으로 전극 물질을 바꾸면 전해액 시스템도 달라져야 한다. 고용량 양극으로 ‘니켈리치 소재(Nickel Rich, 니켈 함량이 60% 이상)’가 주목받는데, 이 물질은 반응성이 크므로 전극 표면에서 기존 전해액을 쉽게 분해시킨다. 또한 전해액 구성 성분인 리튬염(LiPF6)이 수분과 반응하고, 이때 나온 물질은 전극 보호막을 파괴하며 전이금속(전지 용량 결정)을 밖으로 꺼내 배터리 성능을 낮춘다.

최남순 교수는 “수명이 긴 리튬 이온 배터리를 만들려면, 전극 보호막 생성뿐만 아니라 보호막을 공격하는 물질을 제거할 수 있는 첨가제 기술이 필수적”이라며 “이번 연구로 ‘니켈 리치 양극’과 ‘흑연 음극’의 계면 구조 보호를 위한 전해액 첨가제의 새로운 역할에 대한 이해도 가능해졌다”고 연구 의미를 짚었다.