POSTECH, 리튬이온 배터리 전해질을 젤로 제작
에너지 밀도 1㎏당 413Wh… 배터리 용량 2배 향상
기존 배터리 공정에 적용 가능
[파이낸셜뉴스] 포항공과대학교(POSTECH) 화학과 박수진 교수·제민준 통합과정생·손혜빈 박사팀이 전기차를 한번 충전해 최대 1000㎞까지 달릴 수 있는 리튬이온 배터리를 개발했다. 이 배터리는 전해질을 액체 대신 젤 형태로 만들어 부피가 팽창하지 않게 안정적인 것이 특징이다.
26일 POSTECH 연구진이 국제 학술지인 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 공개한 논문에 따르면, 이 기술로 만든 500㎃h 파우치 셀은 중량 에너지 밀도가 1㎏당 413Wh, 1L당 1022Wh다. 이는 현재 상용화된 리튬 이온 배터리보다 두 배 이상 높은 수치다. 특히 이 기술이 현재의 배터리 생산 라인에서도 사용 가능하다고 강조했다.
실리콘 음극재는 충·방전 시 부피가 3배 이상 팽창하고 수축하기 때문에 배터리 효율이 크게 떨어진다. 이에 값비싼 나노 크기의 실리콘을 활용하면 문제를 일부 해결할 수 있지만, 제조 공정이 매우 복잡하고 까다로우며 비용이 올라간다.
반면, 마이크로 크기의 실리콘은 가격과 에너지 밀도 측면에서 실용성이 비교적 높지만, 배터리 작동 중의 부피 팽창 문제가 심하게 나타나 음극재로 사용하기에 한계가 있다.
연구진은 이를 해결하기 위해 마이크로 크기의 실리콘 입자와 유연한 젤 폴리머 전해질을 전자빔으로 결합시켰다.
그 결과, 기존 나노 실리콘 음극재에 비해 100배 큰 마이크로 실리콘 입자를 사용함에도 안정적으로 작동했다. 또, 액체 전해질을 사용한 기존 배터리와 유사한 이온 전도도를 보였다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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