[사이언스 카페] 영하 70도 견디는 배터리, 중국이 개발했다

입력 2018.03.05 03:00

상온일 때의 70% 효율 유지… 극지방·우주탐사에 도움

중국 과학자들이 섭씨 영하 70도에서도 작동이 가능한 리튬 배터리를 개발했다. 앞으로 겨울철 휴대폰이나 전기자동차의 성능 하락을 막고 극지와 우주 탐사에도 도움을 줄 것으로 기대된다.

중국 푸단대 연구진은 에너지 분야 국제학술지 '줄' 최신호에 "전극과 전해질 등의 소재를 바꿔 영하 70도에서도 상온일 때의 70%까지 효율을 유지하는 리튬 이온 배터리를 개발했다"고 밝혔다.

[사이언스 카페] 영하 70도 견디는 배터리, 중국이 개발했다
리튬 이온 배터리는 충전이 가능한 2차전지이다. 전기를 띤 리튬 이온이 음극과 양극 사이를 오가면서 충전과 방전이 이뤄진다. 하지만 온도가 낮아지면 전극 사이에서 이온을 옮겨주는 전해질 용액이 얼어붙어 전지의 효율이 급격히 떨어진다. 영하 20도에는 효율이 절반으로 떨어지며 영하 70도가 되면 아예 작동을 하지 않는다. 겨울에 휴대폰이나 전기자동차의 배터리가 금방 닳는 것도 이 때문이다.

연구진은 우선 전해질을 영하 84도까지 얼어붙지 않는 소재로 바꿨다. 영하 84도까지는 온도가 낮아져도 점도가 높아지거나 얼어붙지 않아 이온 이동에 문제가 없다. 전극도 금속 소재 대신 유기물로 바꿨다.

기존 배터리는 온도가 낮아지면 리튬 이온에 얼어붙은 전해질 분자가 전극에 결합해 배터리 효율을 떨어뜨리지만, 탄소 성분의 유기물 전극은 온도가 낮아져도 리튬 이온과의 결합과 분리 효율이 떨어지지 않는다고 연구진은 밝혔다.

연구 책임자인 용야오 시아 교수는 "새로 개발된 리튬 배터리는 극지방과 고산지대에서 쓰는 전자장비나 국제우주정거장, 화성·달을 탐사하는 로봇의 성능까지도 크게 높일 수 있다"고 밝혔다. 지금까지는 온도가 낮은 곳에서는 리튬 배터리에 가열장치를 달거나 전해질에 액화 가스를 주입하는 방법을 사용했는데, 이 경우 배터리의 무게가 무거워지는 문제점이 있었다.


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