조선대학교는 충남대학교와 공동슬롯 나라를 통해 리튬이온전지의 초기 비가역 용량 손실을 개선할 수 있는 계면 제어 기반 신소재 기술을 개발했다고 31일 밝혔다. 해당 슬롯 나라 결과는 에너지 분야의 국제학술지 International Journal of Energy Research 2025년 7월호에 게재됐다.
이번 연구는 조선대 생명화학공학과 이정수 교수와 충남대 송우진·임종철 교수의 공동연구로 수행됐으며, 전기차, 스마트폰, 에너지저장장치(ESS) 등 다양한 분야에 활용되는 리튬이온전지의 효율성과 내구성을 동시에 높일 수 있는 가능성을 제시했다.
슬롯 나라팀은 배터리의 핵심 소재인 흑연(Graphite) 음극의 표면 구조를 정밀하게 조절하고, 여기에 이온성 액체(Ionic Liquid)를 결합해 성능 저하의 주요 원인을 해결했다. 특히 초기 충전 시 발생하는 리튬 손실(초기 비가역 용량 손실)을 줄이는 동시에 내부 저항을 감소시켜 배터리 전체 성능을 향상시키는 데 성공했다.
이정수 교수는 “이번 연구는 배터리 소재의 구조를 정밀하게 제어해 성능을 안정적으로 끌어올릴 수 있음을 입증한 것”이라며 “향후 고성능 전지 개발의 토대가 될 수 있는 의미 있는 성과이며, 실생활과 산업 전반에 도움이 되는 연구가 되기를 바란다”고 밝혔다.
연구진은 흑연 가장자리에 ‘4-브로모벤조산’을 도입하고, 이온성 액체 전구체를 공유결합 형태로 적용해 전극과 전해질의 계면에서 발생하는 불필요한 반응과 저항을 억제했다. 그 결과, 얇고 균일한 고체전해질계면(SEI) 층이 형성되었고, 반복된 충·방전에서도 성능 저하가 적고 고속 충·방전 환경에서도 안정성을 유지하는 것으로 나타났다.
이번 기술은 배터리의 수명과 효율을 동시에 개선할 수 있는 기반 기술로, 전기차 주행거리 확대, 스마트폰 배터리 수명 연장, 고속 충전 안정성 확보 등 소비자 체감도가 높은 분야에 직접 적용이 가능하다. 또한 에너지 효율을 높이고 교체 주기를 줄이는 효과도 기대된다.
한편 본 슬롯 나라는 한국슬롯 나라재단 기초슬롯 나라사업(NRF-2020R1I1A3071687)의 지원을 받아 수행됐으며, 조선대 박희경 슬롯 나라원과 충남대 송치경 슬롯 나라원이 공동 제1저자로 참여했다.