서론: 중국 과학자팀이 리튬 배터리 연구에서 획기적인 성과를 거두었습니다. 리튬이 풍부한 망간 양극재의 “열 유도 수축” 특성을 활용하여 노후된 배터리의 성능을 성공적으로 복원한 것입니다. 이 기술은 더 내구성이 뛰어나고 지능적인 차세대 리튬 배터리 개발에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.
핵심 발견
중국과학원 닝보 재료 기술 및 공학 연구소의 연구원들은 리튬이 풍부한 망간 양극재가 가열 시 구조적 수축을 겪는다는 것을 관찰했습니다. 이 특성은 재료 노화 과정에서 축적된 내부 응력을 제거하여 배터리 전압을 초기 상태로 복원합니다. 이 발견은 장기간 사용 후 산소 활성 재료의 무질서한 결정 구조로 인해 발생하는 성능 저하 문제를 해결합니다.
기술적 장점
구조 복원: 열 수축 동안 원자 배열이 재정렬되어 노화로 인한 격자 왜곡을 제거하고 에너지 방출 효율을 복원합니다.
향상된 에너지 밀도: 리튬이 풍부한 망간 기반 재료는 300 mAh/g의 방전 용량을 달성하여 기존의 인산철 리튬 및 삼원계 재료를 능가하며, 잠재적으로 배터리 에너지 밀도를 30% 향상시킬 수 있습니다.
비용적 이점: 원자재 비용은 삼원계 재료보다 낮고 인산철 리튬 배터리와 유사합니다.
응용 전망
이 기술은 전기 자동차 및 전기 항공기와 같은 장거리 주행 수요가 높은 시나리오에 직접 적용될 수 있습니다. 배터리 충·방전 사이클 수명을 두 배로 늘려 기존 리튬 배터리의 ‘주행 거리 불안’ 문제를 해결할 것으로 예상됩니다.
이 성과는 2025년 4월 16일 Nature지에 게재되었으며, 고에너지 밀도 리튬 배터리에 대한 중국의 연구 개발에서 중요한 돌파구를 마련했습니다.