한양대학교 연구진이 무료 슬롯사이트의 성능 저하 원인을 규명하고 이를 극복할 수 있는 새 소재 기술을 개발했다. 사진은 선양국 에너지공학과 교수. [한양대 제공]
한양대학교 연구진이 무료 슬롯사이트의 성능 저하 원인을 규명하고 이를 극복할 수 있는 새 소재 기술을 개발했다. 사진은 선양국 에너지공학과 교수. [한양대 제공]

[헤럴드경제=김용재 기자] 한양대학교 연구진이 무료 슬롯사이트의 성능 저하 원인을 규명하고 이를 극복할 수 있는 새 소재 기술을 개발했다. 이 연구 결과는 세계 최고 권위의 에너지 분야 학술지 ‘네이처 에너지(Nature Energy)’에 20일 게재됐다.

한양대는 에너지공학과 선양국 교수 연구팀이 무료 슬롯사이트의 성능 저하를 극복할 수 있는 양극 소재 기술을 개발해 무료 슬롯사이트 상용화를 앞당길 수 있는 가능성을 제시했다고 21일 밝혔다.

무료 슬롯사이트는 고체 전해질을 사용해 발화·폭발 위험을 차단하는 차세대 배터리 기술이다. 하지만 에너지 밀도를 높이기 위해 니켈 함량이 높은 양극 소재를 사용할 경우 양극 소재와 고체 전해질 계면 손상, 미세 균열 발생으로 인한 양극 내부 비활성화, 양극 소재와 전해질 간 접촉 저하 등 현상이 발생하는 문제가 있었다.

연구팀은 니켈 함량 증가에 따른 성능 저하 요인을 정량적으로 분석했다. 그 결과 니켈 함량이 80% 이하일 때는 계면 손상이 주요 성능 저하 원인이었으며 90% 이상일 때는 미세 균열과 전해질 접촉 저하가 더 큰 문제로 작용한다는 사실을 발견했다.

이에 연구팀은 무료 슬롯사이트에 최적화된 하이니켈 양극 소재를 개발했다. 코팅을 통해 계면 안전성을 강화하고 방사형 배열 구조를 적용해 충전·방전 시 발생하는 변형을 극복하는 방식을 적용했다.

개발된 소재를 적용한 무료 슬롯사이트는 저압 구동에서도 높은 에너지 밀도와 수명 안정성을 보였다. 실제 상업화에 요구되는 조건으로 진행된 평가에서 기존 무료 슬롯사이트 대비 에너지 밀도와 내구성이 크게 향상된 것으로 나타났다.

선양국 교수는 “이번 연구를 통해 무료 슬롯사이트의 성능 저하 요인을 정량적으로 분석하고, 이를 극복할 핵심 기술을 개발했다”며 “앞으로 우리나라가 차세대 배터리 시장에서 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있도록 연구를 지속하겠다”고 말했다.


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