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POSTECH 공동연구팀, 산소 농도 조절로 단결정 양극재 제조법 고안

POSTECH 김경덕 친환경소재학과 교수 연구팀은 양극재를 굽는 도중 산소 농도를 단계적으로 바꿔 입자 성장을 조절하는 방법을 찾아냈다고 19일 밝혔다. 강원대 김영진 교수 연구팀, 포스코홀딩스, 인도공대 봄베이 연구진이 공동 참여했으며, 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 온라인판에 게재됐다. 연구팀은 NCM613 소성 실험과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 입자 성장의 핵심이 입계 이동도에 있고, 산소 농도가 높을수록 경계 이동이 느려진다는 점을 확인했다. 6시간 소성 시 공기 중에서는 입자가 2.75μm까지 자란 반면 산소 중에서는 1.04μm에 머물러 약 2.6배 차이가 났다. 이를 바탕으로 950℃에서 6시간 중 처음 4시간은 공기, 남은 2시간은 산소로 전환하는 공정을 적용해 만든 양극재는 45℃에서 100회 충·방전 후 초기 용량의 83.04%를 유지했다.

10월 19일

배터리·ESS전기신문

POSTECH, 산소 투입 시점 조절로 단결정 양극재 수명 개선

POSTECH 친환경소재학과 김경덕 교수 연구팀은 강원대 김영진 교수 연구팀, 포스코홀딩스, 인도공대 봄베이 연구진과 함께 양극재 소성 중 산소 농도를 단계적으로 바꿔 입자 성장을 조절하는 방법을 제시했다. 연구팀은 NCM613 양극재를 대상으로 실험과 컴퓨터 시뮬레이션을 병행해 입자 성장의 핵심 변수가 입계 이동도라는 점을 확인했으며, 6시간 소성 시 공기 분위기에서는 입자가 2.75μm, 산소 분위기에서는 1.04μm로 약 2.6배 차이가 났다. 950℃에서 6시간 중 처음 4시간은 공기, 남은 2시간은 산소로 전환한 양극재는 45℃에서 100회 충·방전 후 초기 용량의 83.04%를 유지했고, 공기 또는 산소 단일 분위기로 소성한 경우는 약 77%, 산소에서 공기로 역순 전환한 경우는 80.89%였다. 김경덕 교수는 시뮬레이션으로 확산과 입계 이동의 역할을 나눠 분석하고 모델링으로 찾은 최적 전환 시점을 실험으로 검증했다고 설명했다. 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스' 온라인판에 게재됐으며, 포스코홀딩스 지원과 2026년도 산업통상자원부 재원의 한국산업기술진흥원 지원으로 수행됐다.

10월 19일