기사 메일전송
건국대 연구팀, 차세대 리튬이온전지 양극재 설계 기술 개발
  • 김미경 기자
  • 등록 2026-07-03 11:44:18

기사수정
  • 전기차와 에너지저장장치에 적용 가능한 고출력·고안정성 전지 개발에 새 길 제시
  • 출력이 높고 수명이 긴 전지 기술 구현, 세계적인 학술지 ‘스몰(Small)’에 논문 게재

표면집중형 탄탈럼(Ta) 도핑을 통한 양극재의 고출력 · 고안정성 구현 과정 개념도

건국대학교 최원창 교수(화공생명에너지공학부) 연구팀이 전기차(EV)와 에너지저장장치(ESS)에 적용할 수 있는 고출력·고안정성 리튬이온전지 양극재 설계 기술을 제시했다. 연구팀은 리튬망간철인산염(LMFP) 양극재 표면에 탄탈럼(Ta)을 선택적으로 도입하는 표면집중형 도핑 전략을 구현해 고율 충·방전과 저온 구동 조건에서 발생하는 성능 저하를 효과적으로 완화했다. 이번 연구 성과는 재료과학 분야의 저명 국제학술지 ‘스몰(Small)’(IF=11.8)에 게재됐다.

 

리튬망간철인산염은 기존 리튬인산철(LFP) 양극재보다 높은 전압 영역을 활용할 수 있어 에너지 밀도를 높일 수 있는 차세대 양극재로 주목받고 있다. 그러나 실제 전기차와 ESS 운전 환경에서는 높은 에너지 밀도뿐 아니라 빠른 충·방전이 가능한 출력 특성, 저온에서도 안정적인 구동 성능, 장기간 사용에도 성능 저하를 억제하는 내구성을 동시에 확보해야 하는 과제가 있었다. 특히 양극재의 리튬이온 이동 속도와 계면 안정성은 배터리 성능을 좌우하는 핵심 요소로 꼽힌다.

 

연구팀은 이러한 한계를 해결하기 위해 리튬망간철인산염 입자 전체를 도핑하는 기존 방식에서 벗어나 전극 반응이 집중적으로 일어나는 표면부만을 선택적으로 제어하는 전략을 제안했다. 이온의 느린 확산 특성을 활용해 탄탈럼이 입자 내부 전체로 확산되지 않고 표면 인근에 집중되도록 설계했으며, 이를 통해 양극재 표면 구조를 안정화하고 리튬이온 이동 경로를 개선했다. 이 같은 접근은 소재 내부 구조의 불필요한 변형을 최소화하면서도 실제 성능 저하가 시작되는 계면을 효과적으로 제어할 수 있다는 점에서 의의가 있다.

 

성능 측정 결과, 연구팀이 개발한 양극재는 고율 충·방전 조건에서의 용량 유지율과 고온·고충전 저장 조건에서의 용량 유지율이 모두 향상됐다. 이를 통해 빠른 충·방전과 장기간 사용 환경에서 요구되는 출력 안정성과 저장 안정성을 동시에 확보할 수 있음을 확인했다.

 

이번 연구는 차세대 리튬이온전지 양극재 개발의 핵심 과제인 ‘고에너지 밀도·고출력·장수명’ 특성을 동시에 확보할 수 있는 소재 설계 방향을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 향후 해당 전략은 리튬망간철인산염뿐 아니라 다양한 망간계·인산염계 양극재의 표면 안정화 기술로 확장될 수 있으며, 저온 환경에서의 전기차 성능 저하 완화와 급속충전 대응, ESS의 안정적인 전력 공급 등 차세대 배터리 소재 개발에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

 

최원창 교수는 “이번 연구는 리튬망간철인산염 양극재의 성능 저하가 주로 발생하는 표면부를 정밀하게 제어함으로써 고율 충·방전과 저온 구동 환경에서의 한계를 완화할 수 있음을 보여준 결과”라며 “향후 전기차와 ESS에 요구되는 고출력·장수명 리튬이온전지 양극재 개발을 위한 소재 설계 지침이 될 것으로 기대된다”고 말했다.

 

0
  • 목록 바로가기
  • 인쇄


서초구
국민신문고
많이 본 뉴스더보기
  1. 대구시교육청, 학교급식종사자 대체인력구인·구직 매칭 플랫폼 `학교급식119` 개통 대구시교육청(교육감 강은희)은 오는 11월 16일(월)부터 학교급식종사자 대체인력 구인·구직 플랫폼 `학교급식119`를 개통한다고 밝혔다.`학교급식119`는 학교급식종사자의 병가·휴직 등으로 생기는 인력 공백을 신속하고 안정적으로 메우기 위해 시교육청이 개발한 인력 매칭 플랫폼이다. 그동안 급식 현장에서는 교육청이 제공한 .
  2. 수원 매교역에 9번째 `책나루 스마트도서관` 개관 수원특례시(시장 이재준)가 13일 수인분당선 매교역(지하 2층 7·8번 출구 방향)에 9번째 `책나루 스마트도서관`을 개관했다.책나루 스마트도서관은 시민이 많이 이용하는 전철 역사 내에 설치한 무인도서관이다. 수원시도서관 도서대출 정회원은 무인기기를 이용해 수원시 공공도서관 소장 도서를 예약해 대출하거나 반납할 수 있다.매..
  3. 시흥시, `경기 서남권 외국인 유학생 취업·정주박람회` 개최 시흥시(시장 임병택)는 경기도, 경기과학기술대학교와 함께 오는 18일 오전 10시부터 오후 5시까지 경기과학기술대학교 체육관에서 `2026 경기 서남권 외국인 유학생 취업·정주박람회`를 개최한다.이번 박람회는 시흥스마트허브와 시화MTV 등 지역 제조업 및 뿌리기업의 지속적인 인력난을 해소하고, 외국인 유학생에게 지역 내 취업 기회...
  4. 하나은행, `퇴직연금 ETF 당일매매 서비스` 시행 하나은행(은행장 이호성)은 퇴직연금 가입 손님의 ETF 투자 편의성과 연금자산 운용의 효율성을 높이기 위해 `퇴직연금 ETF 당일매매 서비스`를 시행한다고 밝혔다.이번 서비스는 퇴직연금 계좌에서 보유 중인 ETF를 매도하고 그 대금으로 다른 ETF를 당일 매수할 수 있도록 매매 방식을 변경한 것으로, 기존에는 다음 거래일까지 기다려야 했던...
  5. 가스공사, 대구파티마병원과 장례식장 다회용기 사용 본격 추진 한국가스공사(사장 홍의락)는 11일 대구파티마병원과 `장례식장 다회용기 활성화 및 확산을 위한 업무협약`을 체결하고 친환경 시범사업을 본격 추진한다고 밝혔다.이번 협약은 정부의 탈플라스틱 정책에 부응해 일회용품 사용이 많은 장례식장에 다회용기 순환 체계를 구축하고자 마련됐다.특히 대구지역 민간 종합병원 장례식장에 다회..
  6. LG U+, `Simply. U+`로 브랜드 혁신 결실…2026 레드닷 수상 G유플러스(www.lguplus.com)는 현지시간 6일 독일 베를린에서 열린 `레드닷 디자인 어워드(Red Dot Design Award) 2026` 시상식에서 브랜드 리브랜딩 프로젝트 `Simply. U+`로 Brands & Communication 부문 본상을 수상했다고 12일 밝혔다.이번 수상은 `고객의 복잡함을 덜어주고 선택에 확신을 더한다`는 LG유플러스의 브랜드 철학을 상품과 서비스, 고객 지원, 오..
  7. 안산시, 재난관리평가 식용수 분야 2년 연속 우수기관 선정 안산시(시장 이민근)는 행정안전부 주관 `2026년 국가핵심기반 재난관리평가` 식용수 분야에서 우수 기관(A등급)으로 선정됐다고 12일 밝혔다.이에 따라 안산시는 지난해에 이어 2년 연속 식용수 분야 우수 기관에 이름을 올렸다.이번 평가는 행정안전부가 `재난 및 안전관리 기본법`에 따라 매년 실시하는 것으로, 식용수·에너지·정.
모바일 버전 바로가기