KAIST가 전기자동차의 상용화의 걸림돌인 배터리 문제를 해결하는 ‘이차전지용 고성능 나노선’을 개발했다. 김도경 KAIST 교수(신소재공학과·사진)팀은 15일 ‘리튬망간산화물 미세 나노선’ 을 개발했다고 밝혔다.

김 교수팀이 개발한 미세 나노선은 기존 리튬이온 이차전지용 양극물질에 비해 100배 이상높은 출력 밀도를 나타낸다. 아울러 제조기법이 간단하고 공정비용도 저렴해 향후 전기자동차용 배터리 분야에 폭넓게 이용될 수 있을 전망이다.

리튬이온 이차전지는 일반적으로 전기차용 배터리에 적용되기엔 출력밀도가 충분치 못하다. 그러나 김 교수팀은 10nm(나노미터, 10억분의 1ｍ) 미만 굵기의 미세 나노선 구조를 대량 합성해 양극물질에 적용했다. 이로써 기존 리튬이온 이차전지보다 100~200배 가량 높은 출력밀도를 나타내는데 성공했다.

김 교수팀은 “리튬이온 이차전지는 내연기관의 출력밀도에 미치지 못해 중량이 많이 나갔다”며 “이번 연구에서는 10nm 미만의 미세한 나노선이 가지는 구조적 유연함을 이용해 기존 리튬망간산화물이 지니고 있었던 ‘얀-텔러 뒤틀림’ 현상을 극복할 수 있었다”고 설명했다. ‘얀-텔러 뒤틀림(Jahn-Teller distortion)’ 현상은 충전과 방전 시 양극물질의 구조가 뒤틀려져 배터리 성능이 급격히 저하되는 현상을 말한다.

이번 연구 결과는 나노기술(NT) 분야의 가장 권위 있는 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’지 8월 26일자 온라인 판에 게재됐다. 현재 국내특허 출원 중이다.