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인하대 이차전지 융합학과 최진섭 교수 연구팀. 사진=인하대 제공 |
[대학저널 이선용 기자] 최근 전기차와 에너지저장장치(ESS) 시장이 빠르게 성장하면서 배터리 소재의 자원순환과 재활용 기술의 중요성이 커지고 있는 가운데 인하대 최진섭 이차전지융합학과 교수 연구팀이 폐스테인리스 자원으로 배터리 소재 활용 가능성을 제시해 주목받고 있다.
연구팀은 실험 분석과 밀도범함수이론(DFT) 계산을 통해 니켈과 크롬 불순물이 리튬인산철 구조 내에서 서로 다른 역할을 한다는 사실을 확인했다.
특히 연구팀은 약 1 mol% 수준의 니켈 함량에서 가장 우수한 성능 균형이 나타난다는 사실을 확인했으며, 일정 수준 이상에서는 구조 왜곡과 결함 증가로 인해 오히려 성능이 저하된다는 점도 규명했다.
이번 연구는 불순물을 무조건 제거해야 하는 대상으로 보던 기존 관점에서 벗어나 불순물의 종류와 농도에 따라 관리하고 활용할 수 있다는 새로운 방향을 제시했다는 점에서 의미가 있다.
또한 실제 재활용 환경에서 발생 가능한 불순물 조건을 기반으로 연구를 수행해 재활용 유래 철 전구체 내 불순물의 구조적·전자적·전기화학적 영향을 종합적으로 분석했다. 재활용 기반 리튬인산철 양극재의 현실적인 설계 방향과 불순물 허용 기준도 제시했다.
최진섭 교수는 “이번 연구는 어떤 불순물이 어느 수준까지 허용 가능한지를 체계적으로 제시했다는 점에서 의미가 있다”며 “향후에는 불순물을 완전히 제거하는 방식보다 불순물 거동을 이해하고 관리하는 방향의 소재 설계 전략이 중요해질 것으로 기대된다”고 말했다.
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