리튬 이온 배터리 양극재, 저온 합성 가능해졌다

리튬 이온 배터리용 양극재를 저온에서 합성할 수 있는 새로운 방법이 개발됐다.

일본 홋카이도 대학 이학부 마츠이 마사키 교수가 이끄는 연구팀은 수산화코발트와 수산화리튬을 출발물질로 하고 수산화나트륨이나 수산화칼륨을 첨가물로 사용하여 층상 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 결정을 합성하는 새로운 방법을 개발했다고 그린카콩그레스(Rreen Car Congerss)가 28일(현지시간) 전했다.

이 방법은 기존의 고온 합성법과 달리 300°C의 낮은 온도와 30분의 짧은 지속 시간으로 진행된다. 기존 방법은 800°C 이상의 온도에서 10~20시간이 소요된다.

연구팀은 리튬 염화물과 코발트 염화물을 용매인 에틸렌 글리콜에 녹인 후, 암모니아 가스를 주입하여 합성을 진행했다. 암모니아 가스는 리튬과 코발트 이온을 침전시켜 층상 리튬 코발트 산화물 입자를 형성한다. 합성 온도가 낮고 반응 시간이 짧기 때문에 입자의 크기가 작고 균일하게 합성될 수 있다.
합성된 리튬 코발트 산화물은 높은 에너지 밀도와 우수한 안정성을 가지고 있으며, 리튬 이온 배터리의 양극 재료로 사용하기에 적합하다. 연구팀은 이러한 새로운 합성 방법을 활용하여 고성능 리튬 이온 배터리를 개발할 계획이다.

연구팀은 이 방법을 하이드로플럭스 공정(hydroflux process)이라고 불렀다. 하이드로플럭스 공정은 수산화나트륨이나 수산화칼륨과 같은 첨가물을 사용하여 리튬 코발트 산화물의 용해도를 높이는 방식으로 작동한다.

연구팀은 하이드로플럭스 공정을 통해 합성된 층상 LiCoO2의 전기화학적 특성을 측정했는데, 이는 전통적인 고온 방법으로 합성된 상업적인 LiCoO2의 전기화학적 특성보다 약간만 열등하다는 것을 보여주었다.

연구팀은 하이드로플럭스 공정이 리튬 이온 배터리 양극재의 생산 비용을 절감하고, 배터리의 성능을 개선하는 데 기여할 것으로 기대하고 있다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com