한 번 충전으로 1천km를 달릴 수 있는 전기차 전지기술이 개발됐다.
유니스트(UNIST, 총장 이용훈)와 삼성전자 종합기술원(원장 황성우) 공동연구팀은 차세대 전지로 주목 받고 있는 리튬공기전지의 수명 저하 문제를 해결했다고 15일 밝혔다.
수명 저하 문제는 리튬공기전지 상용화의 최대 난제다. 전지 내부의 유기물질을 세라믹 소재로 바꿔 문제를 해결했다는 게 연구팀의 설명이다.
리튬공기전지는 리튬이온전지보다 10배 이상 더 많은 에너지를 저장 할 수 있다.
공기 중 산소를 전극재로 쓰기 때문에 금속 소재를 사용하는 리튬이온전지보다 경량화도 훨씬 유리하다.
때문에 가볍고 오래 달리는 차세대 경량 전기차 전지로 관심을 모으고 있다.
개발된 전지의 구조와 성능(자료=UNIST 제공)하지만 전지 작동과정에서 발생하는 활성산소 때문에 전지 수명이 떨어지는 고질적인 문제가 있었던 것.
연구진은 전지 내부의 유기물질을 고성능 세라믹 소재로 대체해 전지 수명을 획기적으로 향상시켰다.
기존 10회 미만이었던 충·방전 수명이 100회 이상으로 크게 개선 됐다.
제1저자인 삼성전자 종합기술원 마상복 전문연구원은 “차세대 전지로 주목받는 리튬공기전지의 상용화를 앞당길 수 있는 원천 소재 기술을 개발했다는데 큰 의미가 있다”고 말했다.
UNIST 서동화 교수(사진=UNIST 제공)또 세라믹 소재가 이온 전도성과 전자 전도성도 우수하다는 점도 연구팀은 확인했다.
일반적으로 세라믹 물질은 이온전도성만 높지만 이번에 개발된 물질은 전자 전도성 또한 뛰어났다.
전지의 다양한 구성 부품에 쓰일 수 있다는 것이다.
교신저자인 유니스트 서동화 교수는 “새로운 세라믹 소재는 전자와 리튬이온을 동시에 전달할 수 있기 때문에 리튬공기전지 뿐만 아니라 다양한 전지 분야에 쓰일 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 에너지 재료 분야 저명 학술지인 어드밴스드 에너지 머터리얼 (Advanced Energy Materials)의 표지 논문으로 선정돼 지난 13일에 출판됐다.
