겨울철에는 전기차 배터리의 충전 속도가 느려지는데, 배터리 음극 내 리튬이온의 확산 속도가 둔화하기 때문이다.
이에 빠른 충전이 중요한 전기버스 등에서는 음극 소재로 흑연 대신 리튬타이타네이트(LTO·Lithium Titanium Oxide) 소재가 들어간 배터리를 사용한다.
그러나 LTO는 흑연보다 용량이 절반 수준으로 작고 가격도 비싸다는 단점이 있다.
연구팀은 LTO 소재보다 최대 용량이 1.5배 더 큰 고결정성 유기 음극 소재 ‘Cl-cHBC’를 개발했다. 유기 소재는 가격도 싸고 가볍다는 장점이 있지만, 결정성이 떨어져 고온 후처리를 통해 결정성을 높여야 한다.
연구팀은 반용매화 공정을 통해 낮은 온도에서도 고결정성을 보이는 유기 음극 소재를 합성하는 데 성공했다. 이 덕분에 빠른 충전 속도와 출력 성능도 확보하게 됐다. 결정성이 높을수록 수명도 길어진다. 다양한 양극 소재와 짝을 이뤄 배터리를 제작했을 때 안정적인 성능을 보였다.
이다예기자 ties@ksilbo.co.kr
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