국내 연구진이 같은 크기의 배터리로 두 배 더 성능을 낼 수 있는 기술을 개발했다.
포항공대(POSTECH) 화학과 박수진 교수·한동엽 박사, 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 최남순 교수·김세훈 박사, 경상국립대 재료공학과 이태경 교수·손준수 연구원 등이 참여한 공동 연구팀이 현재 리튬이온전지의 약 두 배 성능의 '무음극 리튬금속전지'를 구현했다고 17일 밝혔다.
무음극 리튬금속전지는 음극이 없는 대신 충전할 때 양극에 있던 리튬이 이동해 구리판 위에 직접 쌓이는 전지다. 불필요한 부품을 덜어낸 만큼 이차전지 내부 공간을 에너지 저장에 더 많이 쓸 수 있다.
문제는 리튬이 고르게 쌓이지 않으면 덴드라이트(바늘처럼 뾰족한 결정)가 자라 폭발할 위험이 있고 충전과 방전을 반복하면 표면이 갈라져 수명이 급격히 줄어든다는 점이다.
연구팀은 리튬이 정해진 자리로 모이도록 유도하는 리튬 호스트, 덴드라이트 성장을 막으면서 리튬 이동 통로를 열어두는 설계형 전해질을 함께 사용했다.
그 결과 이 전지의 부피 에너지 밀도는 1270와트시(Wh)/리터(L)로 현재 전기차에 쓰이는 리튬이온전지의 부피 에너지 밀도인 약 650Wh/L의 두 배 수준에 이르렀다.
연구팀은 실험실용 작은 전지가 아니라 파우치형 전지에서도 성과를 검증해 상용화 가능성을 높였다고 밝혔다. 연구 성과는 국제 재료과학 학술지 '어드밴스트 머티리얼스'에 실렸다.
박수진 교수는 "음극이 없는 리튬금속전지의 문제를 해결한 의미 있는 성과"라고 소개했다.
헬로티 이동재 기자 |
