강병우 교수팀, 전극 입자 크기 아닌 화학반응 경로 조절해 효율 높여
"고출력 2차 전지 개발 기반 마련"
국내 연구진이 기존과 다른 방식으로 전기차 배터리의 충전 속도를 높일 수 있는 전극 기술을 개발했다.
강병우 포스텍 신소재공학과 교수 연구팀은 윤원섭 성균관대 에너지과학과 교수와 함께 2차 전지 전극 물질의 입자 크기를 줄이지 않고도 충·방전 시간을 줄일 수 있는 기술을 개발했다. 연구성과는 ‘에너지 엔 인바이러먼털 사이언스(Energy & Environmental Science)’ 최신호에 게재됐다.
리튬이온 배터리와 같은 2차 전지의 충전 속도를 높이려면 두 전극을 이루는 물질의 입자 크기를 줄여야 한다. 입자가 작아질수록 배터리 크기당 용량에 해당하는 에너지 밀도도 작아지기 때문에 이 방법 사용에 한계가 있었다.
배터리 작동 시 두 전극을 이루는 물질은 리튬과 결합해 새로운 물질로 변하는 화학반응을 거치고, 이 과정에서 전기를 얻거나 잃어 충·방전된다. 연구팀은 이 화학반응 과정의 경로를 바꿈으로써 충·방전의 효율을 높이는 데 성공했다.
1그램당 160암페어시(mAh)의 용량을 갖는 물질을 상용해 배터리 전극을 만들어 충전 속도를 측정한 결과 6분만에 90%까지 충전되는 것으로 나타났다.
강 교수는 "빠른 충·방전, 높은 에너지 밀도, 오랜 성능 유지 시간 등을 모두 충족시킬 수 있는 2차 전지를 개발할 수 있는 기반을 마련했다"고 말했다.