불완전하게 회복된 전극 물질 변형이 전지 수명 단축 등으로 이어져

(이주선 기자) 2019.10.00/그린포스트코리아
무선충전 시스템 '와이트리 시티(WiTricity)'와 메르세데스 벤츠 전기차 '더 뉴 EQC400' (이주선 기자) 2019.10.22/그린포스트코리아

[그린포스트코리아 이주선 기자] 급가속 등 고출력으로 전기차를 운행할 경우, 리튬이온(Li-ion) 배터리의 성능이 급격하게 떨어지게 되는 원인을 국내 연구팀이 찾아냈다.

한국과학기술원(KIST)은 장원영 에너지저장연구단 책임연구원과 김승민 전북분원 탄소융합소재연구센터 책임연구원 팀이 리튬이온 배터리의 성능 저하 원인은 전극 물질의 내부 변형 때문이라는 연구결과를 도출해냈다고 밝혔다.

연구팀에 따르면 급가속 등으로 인한 빠른 속도의 배터리 방전은 양극으로 전달되는 리튬이온의 양을 제한하고, 불완전하게 회복된 전극 물질의 내부 변형이 결국 전지 용량 감소와 수명 단축 등으로 이어졌다.

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전기차 전극소재인 니켈계 양극재(NCA)의 고율 방전 시 전압 조건에 따른 전지 용량 감소 변화 및 표면 및 벌크 내부구조 변화와의 상관관계 도식도 (자료 한국과학기술원) 2019.12.04/그린포스트코리아

연구팀은 또 리튬이온 배터리의 급속 충·방전 등 다양한 주행환경 테스트를 통해 전기차의 작동 오류와 안전사고를 초래할 수 있는 전극 소재의 변형을 분석, 높은 전압으로 충전을 하게 되면 전극 구조의 불안정성은 더욱 높아지는 것도 함께 확인됐다.

장원영 KIST 박사는 “이번 연구를 통해 전기차의 급가속 시 불규칙한 전지 소재 내부 변형으로 인한 배터리 성능 저하 메커니즘을 밝혀냈다”면서 “향후 급가속 시 성능에 문제가 없는 안정적인 배터리 소재 개발을 위해 매진할 계획”이라고 말했다.

이번 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemi)' 최신호에 표지 논문으로 게재된다.

leesun@greenpost.kr

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