조용훈 강원대 교수, 리튬이차전치 용량 '2배' 늘리는 기술 개발
2016.02.16 12:00:00
[미디어잇 이진] 국내 연구진이 친환경 용매물로 얻은 금속전극을 이용해 리튬이차전지의 용량을 현존 최고 수준으로 끌어 올리는 기술을 개발했다.
한국연구재단(이사장 정민근)은 미래창조과학부 이공분야기초연구사업(일반연구자지원사업) 지원을 받은 조용훈 강원대 교수와 엄지현 성균관대 박사 연구팀의 연구 실적을 16일 발표했다.
이들 연구팀은 물을 얼려 얻어낸 다공성(고체 내부 또는 표면에 빈 공간이 많은 상태) 금속 구조체에 고용량 전극소재를 코팅해 리튬이차전지의 일체형 전극을 확보, 기존 흑연 음극의 단위질량당 전하량인 372mAh/g에 비해 2배 향상시킨 750mAh/g의 용량을 얻는 데 성공했다.
최근 화석연료를 대신할 수 있는 청정에너지 개발 사업이 활발하며, 에너지 저장장치인 리튬이차전지의 소형화, 경량화, 고성능화가 요구되고 있다. 그러나 기존 연구된 고용량 배터리는 충전 또는 방전 시 많은 리튬 이온을 저장하기 어렵고 기존보다 최대 4배에 달하는 전극의 부피팽창으로 전기적 합선과 함께 급격한 성능 저하 등이 문제점으로 지적됐다.
고성능 리튬이차전지를 개발하려면 고용량 소재를 ▲구멍이 많은 다공성 구조 ▲에너지 밀도를 높일 수 있는 조밀한 구조 등으로 디자인해야 한다.
연구팀은 물에 녹인 금속 분말을 얼렸다가 얼음만 제거해 다공성 금속 구조체를 얻는 방식인 '프리즈 캐스팅' 법을 활용해 고용량 전극 소재를 새롭게 개발했다. 또한 일체형 전극으로 전극 구조의 안정성을 확보했다.
연구팀은 여러 차례 실험을 통해 50회 이상 충전 및 방전 후에도 용량이 떨어지지 않고 g당 750mAh 이상의 안정적인 배터리 수명도 검증했다.
조용훈 교수는 "이번 연구를 통해 차세대 전기자동차의 대중화가 앞당겨질 것"이라며 "휴대폰·노트북 등 소형 정보통신 장비의 전원장치로도 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
연구팀의 연구는 세계적인 학술지 '네이처' 자매지인 '사이언티픽 리포트' 온라인판에 지난 1월 4일 발표됐다.
이진 기자 telcojin@chosunbiz.com