국내 연구진이 하이니켈 양극재의 잔류 리튬 고체화를 원천적으로 차단하는 기술을 개발했다.
한국에너지기술연구원 울산 차세대전지 연구개발센터 진우영·차형연 박사 연구팀이 차세대 전기자동차(EV) 배터리의 핵심 소재인 하이니켈 양극재의 성능 저하 문제를 해결했다.
하이니켈 양극재는 NCM(니켈·코발트·망간)을 원료로 제조한 니켈 함량이 80%에 달하는 양극재로 에너지밀도와 출력이 높아 전기자동차용 차세대 LiB(리튬이온전지) 양극재 소재로 주목받고 있다.
다만, 니켈 함량이 높아질수록 니켈이 대기 중 이산화탄소(CO2)나 수분과 반응하면서 생기는 잔류 리튬 화합물이 증가하고 전극 원료가 젤처럼 굳는 겔화 문제가 발생해 전극의 완성도와 성능이 떨어진게 된다. 
기존에는 잔류 리튬이 양극재 입자 표면에만 쌓인다고 판단해 표면을 증류수로 세정하거나 외부를 코팅했으나 성능 저하 문제는 해결하지 못했다.
연구팀은 고해상도 전자현미경과 질소 흡착 분석, 전자 에너지 손실 분광 등 최첨단 분석 기법을 통해 양극재 입자 사이 미세한 기공에도 잔류 리튬 화합물이 결정질 형태로 존재함을 확인함으로써 기존 통념과 달리 잔류 리튬이 양극재 내부 입자 사이에도 존재한다는 사실을 처음으로 밝혀냈다.
연구팀은 내부 입자 간 경계가 없거나 매우 제한적이어서 입자 간 틈이 발생하지 않아 기존 양극재보다 잔류 리튬 수치를 54% 낮출 수 있는 단결정 구조의 양극재를 제안했다. 
차형연 박사는 “하이니켈 양극재의 성능 열화를 근본적으로 이해하기 위한 중요한 전환점을 제공했다”며 양극재 설계 공정에 반영되면 고에너지밀도 LiB 개발에 기여할 것”이라고 기대했다. (윤)