고함량 Ni 전고체 전지 상용화 앞당길 고체 전해질 원천 기술 제시

 신소재공학과 김하은 박사과정생

가천대학교 신소재공학과 강하은 박사과정생(지도교수 윤영수, 에너지재료연구실·EML)의 초고용량 이차전지 구현을 위한 고합량Ni 양극 성능 향상에 적용할 수 있는 혁신 신소재 개발 연구 성과가 국제학술지에 게재됐다.

연구논문은 ‘Recent Progress in Tailoring Ni-Rich Layered Oxides via Coating and Doping Strategies for Enhanced Lithium-Ion Battery Performance’으로 에너지 및 소재분야 최고의 국제 학술지인 ‘Applied Surface Science Advances’(2024년 JCR 기준 상위 4.3%)에 최근 게재 확정됐다.

이번 연구는 현재까지 발표된 많은 기술에 비해 고함량Ni 양극재의 용량과 안정성 확보를 위한 새로운 방향성을 제시했다는 점에서 공학적 중요성을 인정받았으며, 특히 대부분의 연구 방향성이 단순 도핑이나 복합화에 머무른 반면 신소재의 대표적 기술인 코팅 기술을 적용함으로써 기존 방법의 한계를 극복하고 기술적 차별성을 확보하였는 점에서 학문적, 기술적 의미가 크다.

코팅 기술이 적용된 초고안정 고함량 Ni 양극 입자의 구조를 나타낸 Illustration 연구모식도

그동안 차세대 초고용량 이차전지 구현을 위해 고함량 Ni 양극재는 필수적이지만, 용량 확보와 안정성 문제를 동시에 해결하지 못하는 한계가 있었다. 연구팀은 기전 도핑과 더불어 표면 코팅 기술을 병행하여 적용, 전지의 용량 향상뿐 아니라 장기 사용 안정성까지 확보할 수 있음을 규명하였다. 이는 학계와 산업계가 직면한 난제를 해결할 수 있는 새로운 돌파구로 평가된다.이번 성과는 강하은 박사과정생이 산업통상자원부 산하 한국산업기술진흥원(KIAT)의 지원으로 미국연수 후 1년만에 달성한 것이다. 

윤영수 교수는 “이번 연구는 학술적 파급력뿐 아니라 산업 적용 가능성을 동시에 검증한 의미 있는 성과”라며 “안정성이 극대화된 초고용량 고함량 Ni 양극재 상용화를 앞당길 핵심 기술로 발전시켜 나가겠다”고 밝혔다.