리튬 리치(Lithium-rich) 소재는 차세대 고에너지밀도 배터리 양극재로서 최근 각광받고 있습니다.
기존의 NMC, NCA 같은 상용 양극재 대비 30~50% 이상 높은 이론적 용량을 지닌 이 소재는 같은 무게와 부피로 더 많은 에너지를 저장할 수 있게 합니다.
또한 고가의 코발트(Cobalt) 사용을 최소화하거나 전혀 사용하지 않는 "Low Cobalt 혹은 Cobalt-free" 소재로 주목받고 있습니다.
하지만 초기 충·방전 시 발생하는 큰 용량 손실과 사이클이 반복될수록 점차 전압이 낮아지는 현상(Voltage Fade)으로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있습니다.
게다가 소재 자체의 낮은 전자전도도와 산소가 방출되는 문제는 안정성 이슈를 야기하며 연구의 장애물이 되고 있습니다.
이러한 문제들을 해결하기 위해 표면 코팅, 금속 이온 도핑, 음이온 산화(산소 레독스) 조절 등의 다양한 접근법이 시도되고 있습니다.
최근 연구들은 소재 내부 구조를 계층적으로 설계하거나 미리 충·방전을 통해 소재를 안정화하는 "프리사이클링"과 같은 창의적인 전략을 적극 활용하고 있습니다.
이처럼 많은 잠재력과 난제를 동시에 품고 있는 리튬 리치 소재는 현재 전기차와 에너지저장시스템(ESS)의 미래를 좌우할 중요한 핵심 기술로 평가됩니다.
여러 기업과 연구기관들이 활발한 투자를 이어가고 있지만, 여전히 안정성 및 성능 유지의 문제 해결이 가장 큰 숙제로 남아 있는 상황입니다.
과연 이 차세대 양극재가 차세대 배터리 시장의 혁신을 가져올 수 있을지, 연구자들의 끊임없는 도전이 주목되는 이유입니다.