전기차 주행거리 3배 늘릴 리튬이온 배터리 개발 GIST연구팀 “하루 1회 충전시 7년 동안 성능 감소없이 사용” 김종민 기자

2019년 01월 07일(월) 19:31

현재 사용되고 있는 리튬이온 배터리보다 용량이 최대 3배 향상된 새로운 리튬이온 배터리가 개발됐다. 이 배터리가 상용화되면 하루에 1회 충전 시 7년 동안 큰 성능 감소없이 사용 가능할 것으로 기대된다.

7일 광주과학기술원(GIST)에 따르면 신소재공학부 엄광섭 교수와 건국대 조한익 교수가 주도하고 장의진 GIST 박사과정 학생이 수행한 이번 연구는 저명한 나노과학 저널인 ACS (American Chemical Society) Nano에 온라인 게재됐다.

현재 상용되는 리튬이온 배터리의 전극 재료는 그래파이트(음극)와 리튬금속산화물(양극)이다. 두 재료 모두 에너지 저장 용량이 상대적으로 낮고 전기자동차의 전기 저장 용량을 증가시키는 데도 한계가 있었다.

전기자동차의 주행거리를 늘리기 위해서는 많은 양의 배터리를 장착하면 되지만, 차체 무게가 증가하고 자동차 연비가 감소하게 된다.

따라서 무게 및 부피당 전기 저장 용량이 큰 새로운 전극재료를 이용해 신규 배터리 개발이 필요한 상황이다.

연구팀은 리튬이온 배터리의 새로운 전극 재료로 황-금속(몰리브데늄) 화합물에 주목했다. 이를 이용해 현재 리튬이온 배터리의 양극재보다 무게 당 용량이 최대 6배(에너지밀도 3배) 늘어나고, 충·방전 2천500회 동안 초기 성능의 90% 이상 유지할 수 있는 실시간 전기화학적 처리 방식을 개발했다. <사진>

연구팀이 활용한 전기화학적 분쇄법은 복잡한 추가 공정이 필요하지 않아 상용화가 매우 용이하며, 현재 특허 출원 중이다.

엄광섭 교수는 “고용량·초저가인 황-금속 화합물 소재를 이용한 새로운 리튬 이차전지의 성능과 안정성을 상용에 가까운 수준으로 향상했다는 데 의미가 있다”며 “향후 추가적인 연구개발을 통해 전기자동차(EV)와 에너지저장 시스템(ESS)으로 상용화함으로써 이차전지 시장의 급격한 성장이 가능하길 기대한다”고 말했다.

/김종민 기자