"머스크 솔깃"…테슬라 개발 중인 '니켈배터리' 수명 국내연구팀이 2배로 늘렸다

국내 연구팀이 테슬라가 개발 중인 LNO(니켈산리튬) 배터리의 수명을 2배로 늘리는 데 성공했다. 이번 연구는 국제학술지 '어드밴스드머티어리얼스' 1월 21일자 표지 논문으로 선정됐다.
박규영 포스텍 철강·에너지소재대학원 교수와 미국 노스웨스턴대 공동연구팀은 이달 7일 LNO 소재 표면에 그래핀을 덧씌워 수명을 2배 이상 늘리는 데 성공했다고 밝혔다.
LNO는 리튬이온배터리의 양극재 소재 중 하나인 LCO(리튬코발트산화물)에서 코발트를 니켈로 대체한 소재다.
배터리는 전기차 가격의 30~40%를 차지하는데 코발트는 톤(t)당 가격이 약 8000만원 수준으로 리튬(약 5800만원), 니켈(약 2500만원) 등 다른 다른 양극재 소재보다 비싸다.

이 때문에 양극재에 코발트 대신 니켈을 사용하면 배터리 가격을 약 20% 낮출 수 있고, 에너지 밀도를 30% 넘게 높일 수 있다.
일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)도 지난 2020년 9월 '배터리데이' 행사에서 100% 니켈 양극재를 쓴 배터리를 개발하겠다고 선언한 것도 이런 이유에서다.
다만 LNO 소재는 수명이 짧다는 단점 때문에 그동안 상용화되지 못했다.

LNO 소재의 표면에 그래핀을 덧씌워 산소 발생을 차단하자 수명이 2배 넘게 늘어났다. [자료 출처 = 포스텍]

연구팀은 LNO 소재 표면에서 발생하는 산소가 기계적 열화를 일으켜 수명이 줄어든다는 사실을 알아냈다. 기계적 열화는 내외부적인 영향에 의해 절연체의 성능이 떨어지는 현상이다.
연구팀은 LNO 소재의 표면에 '꿈의 소재'로 알려진 그래핀을 덧씌워 산소 발생을 차단했다. 그 결과 충방전을 거듭해도 에너지밀도가 높게 유지돼 수명이 2배 넘게 늘어난다는 사실을 확인했다.
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.
[김우현 매경닷컴 기자]