260mAh/g 구현 … 3800시간 이상 장기 구동 확인
고려대학교는 화공생명공학과·KU-KIST융합대학원 조진한 교수 연구팀이 대구경북과학기술원(DGIST), 한양대 연구진과 공동으로 기존보다 용량을 크게 높인 리튬인산철(LFP) 배터리 전극 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.
LFP 배터리는 안전성이 높고 수명이 길며 가격이 비교적 낮아 전기차와 에너지저장장치(ESS)에 널리 쓰인다. 다만 니켈계 배터리보다 에너지밀도가 낮아 고용량 배터리를 만드는 데 한계가 있었다.
연구팀은 LFP 입자 표면에 붙어 있는 분자를 전기를 직접 저장할 수 있는 유기물질로 바꾸는 방법을 적용했다. 기존에는 이 분자들이 입자를 안정적으로 유지하는 역할만 했다면, 연구팀은 전기를 저장하는 기능까지 갖도록 바꾼 것이다.
또 새로 도입한 유기물질과 LFP 입자를 강하게 결합하고 열처리를 통해 전극 내부에 촘촘한 구조를 만들었다. 이를 통해 충·방전을 반복해도 전극 구조가 쉽게 무너지지 않도록 했다.
실험 결과 개발한 전극은 1g당 260mAh의 용량을 나타냈다. 기존 LFP의 이론용량인 170mAh/g보다 약 1.5배 높은 수준이다. 에너지밀도는 활물질 기준 1kg당 686Wh를 기록했다.
연구팀은 3800시간 이상 장기 구동에서도 안정적인 성능을 확인했다고 밝혔다.
조 교수는 “LFP 표면에 전기를 저장할 수 있는 유기물질을 결합해 기존 용량 한계를 높인 것이 이번 연구의 핵심”이라며 “향후 전기차와 에너지저장장치용 고성능 배터리에 활용할 가능성이 있다”고 말했다.
연구 결과는 국제학술지 ‘나노-마이크로 레터스(Nano-Micro Letters)’에 지난 7월 30일 온라인 게재됐으며 2027년 첫 호 전면 표지 논문으로 선정됐다. 이번 연구는 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐다.
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