금오공과대학교, '고전압용 고용량 양극활물질' 세계 최초 개발

최근 소니社 리튬 이차 전지의 폭발 사고로 고안정성 고용량 차세대 리튬 이차전지 전극물질에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데, 금오공과대학교(총장 최환) 응용화학과 조재필 교수 연구팀에서는 세계최초로 active형 나노입자 코팅 기술을 이용한 “고전압용 고용량 양극활물질개발 및 공정기초기술” 확보에 성공을 하였다. 이번에 성공한 기술 확보로 일본에서도 리튬 이온 전지의 용량 한계를 극복 하기위해 개발 중인 고전압 양극 소재 개발 경쟁에서 우위를 점할 수 있으며, 2010년 12억 달러로 추정되는 세계 양극활 물질 시장에서 국내 업체의 점유율을 크게 올릴 수 있는 계기를 마련하였다.

리튬 이차 전지용 나노 입자 코팅 기술은 조 재필교수에 의해 2003년도에 세계적인 응용화학 저널인 안게반테 케미 국제판에 나노코팅 기술이 양극 활물질의 수명 개선 및 고온 특성 향상이 가능하다는 실험 결과가 발표된 후 미국, 일본 및 유럽에서도 기술개발을 시도하고 있지만 아직 개발에 성공한 예가 없는 상태이다. Active형 나노 입자 코팅기술은 LiCoO2표면에 리튬과 반응하는 나노 산화물을 균일 코팅 후 열처리를 통하여 표면에 20nm이하의 전기 화학적으로 활성화된 고용체층을 만드는 기술이다. 반면에 기존의 나노 입자 코팅 (inactive형 코팅)은 코팅 물질이 활물질 표면과 전기 화학적으로 비활성화된 코팅층을 형성하는 방법이다. 이 방법은 고전압에서 용량이 급격히 저하되는 문제점을 나타내었다. 이번에 새롭게 개발한 양극 활물질은 고전압 (Li-ion전지 기준 4.35V이상)에서도 열적 안정성이 개선 돠어 12V 과충전, 과충전 관통, 압착등의 안전성 실험 합격 판정을 전지 안정성 평가 공인 기관인 한국 전기 연구원에서 받았다. 이 기술은 고온에서 금속 이온의 용출 문제로 사용이 제한적인 Ni계 활물질에도 적용 결과 이 문제를 획기적으로 개선하는 결과를 가져왔다.

2006년도 정보 통신부 선도 기술 개발과제로 선정 되어 지원을 받고 있는 이 기술은 양극 소재 전문 기업인 (주)엘앤에프에서 본격적인 양산 공정개발 및 검증을 거쳐 2008년 말부터 양산을 할 예정이며 올해 초에 전지업체에 샘플을 본격적으로 제공 할 계획이다. 조 재필교수와 (주)엘앤에프는 공동으로 특허 5건의 국내 출원을 마쳤으며 원천 기술 부문은 미국 특허 출원을 준비 중이다.

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