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[2020.09.23_이데일리] <선양국교수와의 미니인터뷰> 원가혁신 꾀하는 테슬라..K-배터리 소재혁신 나서야..
2020년 9월 23일 테슬라가 개최한 '배터리데이' 이후 이데일리는 선양국 한양대 에너지공학과 교수와 미니인터뷰를 진행하였다.선교수는는 테슬라가 '배터리데이'에 공개한 배터리 원가 절감 계획 등에 대해 “기존 내연기관차보다 주행거리가 짧고, 가격도 비싸서 잘 팔리지 않는 전기차의 원가에 많은 비중을 차지하는 배터리 가격을 절반으로 떨어뜨릴 수 있다는 건 매우 핵심적인 이야기”라면서 “테슬라는 기존 배터리 업계에서 거론되던 기술들을 극대화시켜 에너지 밀도를 높이고 가격을 낮추는 데 초점을 맞춘 것으로 보인다”고 전했다.[2020.09.23_이데일리] 원가혁신 꾀하는 테슬라..K-배터리 ‘소재혁신’ 나서야https://www.edaily.co.kr/news/read?newsId=03404646625903072&mediaCodeNo=257&OutLnkChk=Y
2020-09-23
[2020.09.22_Nature Energy 논문 게재 ] 1회 충전 6-700km 주행 및 20년 사용 가능한 이차전지 논문 발표
선양국 한양대 에너지공학과 교수 연구팀이 원자 및 마이크로 단위로 공학설계 한 이차전지 양극소재 원천기술을 에너지 분야의 세계적 최고 권위 학술지인 ‘네이처 에너지 (Nature Energy IF: 46.495)’에 게재했다. 한양 배터리센터 선양국 교수(센터장, 윤종승 교수와 공동연구) 연구팀은 전기자동차 1회 충전 시 600-700km 주행 가능하며 20년 동안 사용해도 성능이 유지되는 차세대 리튬이차전지 양극소재 연구결과를 발표했다. K-양극소재로써 3세대 전기자동차 시장을 견인하는 기폭제 역할을 할 것으로 기대 된다. (1회충전 기준; 1세대: 200 km미만, 2세대: 320-500 km, 3세대: 500-700 km) 양극소재는 리튬 금속 산화물로 이차전지를 구성하는 4대 소재 중 하나이며 에너지밀도 및 수명에 가장 큰 기여를 한다. 또한 전기자동차 가격의 20%이상을 차지하는 원재료이기에 전기자동차의 핵심소재이다. 따라서 양극소재의 에너지밀도와 수명향상은 전기자동차의 가격 절감과 주행거리와 사용기간 증대로 이어진다. 에너지밀도는 소재 내 니켈 함량에 비례한다. 때문에 현 이차전지 업계는 양극소재 내 니켈함량을 높여 전기자동차 주행거리를 향상시키는 것에 초점이 맞춰져 있다. (상용화 된 양극소재는 Ni 60-80% 수준의 NCM(니켈, 코발트, 망간)과 테슬라에 사용 되는 NCA (니켈, 코발트, 알루미늄)로 구성) 하지만 충전할 때, 니켈 함량이 증가함에 따라 양극소재에 스트레스가 쌓이는 문제가 있다. 특히 마지막 20-30%의 용량을 충전하는데 급격한 스트레스가 발생하며 온전히 양극소재에 축적된다. 스트레스를 해소하기 위해 양극소재는 불가피하게 미세균열을 발생시키는데 이는 수명과 안정성을 급격히 하락시키는 원인이다. 따라서 전기자동차용 이차전지는 본래 용량의 70-80%만 충전시킬 수 있도록 설계되며 나머지 용량은 버려지는 문제가 있다. 선양국 교수 연구팀은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 두 가지 해결책을 제시하였다. 첫 번째는 스트레스를 줄일 수 있는 “오더링 구조”이다. 상용 양극소재에 높은 산화수를 갖는 금속 도핑(Ta, Mo, Nb, W)을 통해 리튬과 전이금속의 자리바꿈을 유도했다. 기존 층상계 구조는 고전압까지 충전할 때 특히 불안정하다. 이 상태로 지속적으로 사용하면 결정구조가 무너지는 현상이 생긴다. 이 현상이 전지자동차의 출력을 떨어트리고 주행거리를 감소시키는 문제점으로 나타난다. 새로운 오더링 구조는 충전 시에도 매우 안정적으로 결정구조를 유지하며 스트레스를 줄여주는 역할을 수행한다. 두 번째는 스트레스가 축적돼도 견딜 수 있도록 입자 형상을 설계하여 “막대모양”으로 구성된 양극소재를 합성한 것이다. 두 가지 해결책이 적용 된 양극소재는 100% 충전을 해도 미세균열이 생기지 않는다. 원자 및 입자형태 변환을 통한 마이크로 수준의 공학설계를 통해 높은 에너지 밀도를 유지하면서 안정적인 수명특성을 갖는 혁신적인 “NCX” K-양극소재가 개발 되었다. *NCX= Li[Ni0.9Co0.09X0.01]O2 (X=Ta, Mo, Nb, W) K-양극소재는 90-95%의 니켈을 포함하고 있음에도 불구하고 본래 에너지밀도를 100% 활용 가능하다. 이는 버려지는 에너지가 없어 이차전지의 가격 및 무게 절감 효과로 이어지며, 1회 충전으로 600-700 km의 주행거리를 가지게 해준다. 동시에 2,000회 충 방전에도 90%의 안정적인 용량 유지율 나타내는데, 20년 이상 사용해도 초기와 비슷한 성능을 나타낼 수 있다. 또한 10분의 급속 충전이 가능하며 차세대 이차전지인 전고체 시스템에 적용가능하다. 추후 1,000km까지 주행할 수 있는 전기자동차도 상상할 수 있다고 전했다.금번 선양국 교수연구팀의 연구는 높은 학술적 가치를 인정 받아 에너지분야의 세계 최고권위의 학술지 '네이처 에너지(Nature Energy)'에 게재 되었다. 관련 논문 https://www.nature.com/articles/s41560-020-00693-6
2020-09-22
[2020.09.21_전기신문] 선양국 한양대 에너지공학과 교수 '매소성 전투처럼 중국과 배터리 전쟁 반드시 이겨야'
선양국 한양대교수는 국내 배터리산업이 여기까지 올 수 있도록 이끈 선구자라는 평가를 받고 있다. 선교수는 "배터리는 반도체를 이를 다음 먹거리가 될 것" 이라면서, "중국으로부터 특허 사용요청이 왔으나 내줄 생각이 전혀 없다"라며 "세계 최고의 기술력을 갖는 것 만이 우리나라가 살 길이다. 젊고 유능한 인재들이 연구분야로 몰릴수 있도록 정당한 대우를 받는 환경이 마련되어야 한다"고 강조했다. 선양국교수의 인터뷰전문은 아래의 신문기사를 통해 확인 할 수있다. [2020.09.22_ 전기신문] 선양국 한양대 에너지공학과 교수 "매소성 전투처럼 중국과 배터리 전쟁 반드시 이겨야”http://www.electimes.com/article.php?aid=1600659572205240033
2020-09-22
[2020.09.21_전자신문]선양국 한양대 교수 ....배터리 원천소재 미래 이끌 첨병
한양대학교 선양국 교수는 우리나라 배터리 산업 초격차 확보를 위해서는 소개기술을 확보해야 한다고 강조했다. 선양국 교수는 하이니켈에 적합한 양극재 원천기술을 개발한 주인공으로, 그가 가장 심혈을 기울인 양극재 기술은 '코어쉘그래디언트(CSG) 기술'이라고 전했다. 그는 "소재 인력양성을 시작을 전문 분석장비들을 구축해 분야를 개척해야 한다"고 강조하였으며, 이어 "중국 등 해외 업체에 배터리시장의 주도권을 빼앗기면 안된다"라고 덧붙였다. [20.09.21 전자신문] [창간특집] 선양국 한양대 교수 "배터리 원천소재 미래 이끌 첨병"https://www.etnews.com/20200916000044
2020-09-22
[2020.09.21_뉴스웨이] LG화학, 차세대 NCMA배터리 내년 양산 ...가격 낮추고 성는 올려
LG화학은 NCM(니켈·코발트·망간) 양극재에 값싼 알루미늄(A)을 추가하는 기술을 확보했으며, 기존 보다 가격은 낮추고 성능은 올리릴 수 있는 차세대 배터리를 내년에 양산할 계획이라고 밝혔다. 이들은, 배터리 재료업계 세계 최고의 권위자로 꼽히는한양대학교 에너지공학과 선양국교수 연구실의 연구결과를 제시하며 NCMA 배터리가 용량, 수명, 저항등 모든 성능에서 SK의 NCM9반반 (Ni 90%) 이나 삼성의 NCA88(Ni 88%) 배터리를 압도한다고 설명했다. [2020.09.21_뉴스웨이] LG화학, 차세대 NCMA배터리 내년 양산...가격 낮추고 성능 올려http://www.newsway.co.kr/news/view?tp=1&ud=2020092210571252956 [관련 논문] ACS Energy Lett. 2019, 4, 576 "Quaternary Layered Ni-Rich NCMA Cathode for Lithium-Ion Batteries" https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.8b02499
2020-09-22
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