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스마트폰부터 전기차까지 우리 일상에 널리 쓰이는 리튬 이온 배터리는 크게 에너지를 방출하는 양극과 에너지를 저장하는 음극으로 구성된다. 이때 양극재(양극 소재)가 무엇이냐에 따라 종류가 구분된다.
이 중 리튬인산철(LFP) 배터리는 안전성과 저렴한 제조 비용을 바탕으로 에너지저장장치(ESS) 분야에서 활용도가 커지고 있다. 다만 니켈 기반(NCM) 배터리보다 에너지 밀도가 낮아 고성능 배터리 구현에는 한계가 있었다.
연구팀은 LFP 나노입자의 표면 분자를 개조한 하이브리드 전극을 개발했다. 이어 열처리 공정을 통해 전극 내부의 결합을 모두 공유결합으로 전환, 구조적 안정성과 내구성을 높였다. 이를 통해 LFP 배터리의 단점인 용량의 한계를 극복하는 고용량 전극을 구현했다.
이번 연구는 한국연구재단 기초연구실사업 등의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 에너지 저장 분야 저명 국제학술지(Nano-Micro Letters) 표지 논문으로 게재됐다.
조진한 교수는 “이번 연구는 고에너지 유기 리간드와 LFP를 공유결합으로 연결해 기존의 한계를 극복한 차세대 하이브리드 전극을 제시한 연구”라며 “향후 전기차와 ESS 등 고성능 리튬이온 배터리가 필요한 다양한 분야에 적용될 수 있을 것”이라고 기대했다.
