POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 박규영 철강·에너지소재대학원 교수가 미국 노스웨스턴대 연구팀과의 공동연구를 통해 니켈 기반의 니켈산리튬(LiNiO2, 이하 LNO) 소재 표면에 그래핀을 덧씌워 수명을 2배 이상 늘리는데 성공했다고 7일 밝혔다.

LNO 소재는 리튬이온 이차전지 양극 소재인 리튬코발트산화물(LiCoO2, 이하 LCO)에서 코발트를 니켈로 대체한 소재다. 양극 소재에 코발트 대신 니켈을 이용하면 가격을 20% 이상 낮추고 에너지 밀도를 30% 이상 높일 수 있다. 밀도가 높을수록 에너지를 많이 담을 수 있어 배터리 용량이 늘어난다. 하지만 이런 장점에도 LNO 소재는 수명이 짧아 그간 상용화되지 못했다. 

연구팀은 LNO 소재를 사용할 때 표면에서 산소가 발생한다는 사실을 확인했다. 이 산소가 입자의 구조를 뒤틀리게 해 소재의 수명이 짧아진다는 것이다. 이에 연구팀은 LNO 소재의 표면에 그래핀을 덧씌워 산소 발생을 차단해 수명을 2배 이상 늘리는 데 성공했다. 

박규영 교수는 "이 연구성과를 활용하면 코발트를 없앤 LNO 소재의 상용화를 매우 빠르게 앞당길 수 있다"며 "향후 전기차 가격을 낮추고 주행거리를 획기적으로 늘릴 수도 있다"고 말했다.

연구내용은 '어드밴스드 머터리얼즈'에 표지논문으로 최근 선정됐다.