충전 거듭해도 성능 유지… 리튬이온전지 소재 개발

충전 거듭해도 성능 유지… 리튬이온전지 소재 개발
안경애 기자   naturean@dt.co.kr |   입력: 2018-07-02 18:00
이중기 KIST 박사팀
충전 거듭해도 성능 유지… 리튬이온전지 소재 개발
스마트폰, 노트북 등 전자기기용 배터리로 쓰이는 리튬이온전지는 밀도가 높고 무게가 가벼운 강점이 있지만 충전시간이 길고 여러 번 충전하다 보면 성능이 크게 떨어지는 문제가 있었다.

국내 연구진이 이러한 약점을 개선한 리튬이온전지 음극 신소재를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구단 이중기 박사(사진)팀은 급속 충·방전이 가능하면서 고용량·장수명을 유지하는 리튬이온전지용 음극 소재를 개발했다고 2일 밝혔다.

이 소재는 탄성이 우수해 충·방전 시 발생되는 부피팽창 문제를 극복할 수 있는 게 특징이다. 연구진은 탄소원자로 이루어진 축구공 모양의 분자인 풀러렌 중합체 속에 산화주석에 둘러싸인 주석 나노입자를 고르게 분산시켜 우수한 탄성을 지니도록 했다. 탄성이 우수하다 보니 충전과 방전 시 부피팽창으로 인한 전극 불안정 문제가 개선됐다. 여기에다 고르게 분산된 주석 나노입자와 산화주석, 풀러렌 중합체 사이에 형성된 반도체 접합 구조 계면은 전하가 걸려있을 때 리튬이온과 전자 이동속도를 올려 고출력·고용량이 가능하다. 실제로 주석 50%와 풀러렌 중합체 50%로 만든 리튬이온전지용 음극재는 충·방전 시간 50분으로 약 5000회를 반복한 뒤에도 용량은 기존 리튬이온전지의 3배, 성능은 97.18%를 유지하는 것으로 확인됐다. 또한 급속 충·방전 시간을 4분으로 실험했을 때는 기존 이차전지 대비 1.5배의 성능을 보이면서 충·방전 350회 반복 후 99% 이상의 성능을 유지했다.

이중기 박사는 "이번에 개발한 리튬이온전지 음극재 합성기법은 차세대 급속충전용 전기자동차, 드론, 근력증강 로봇 등의 전원설계에 응용할 수 있다"고 말했다.

안경애기자 naturean@

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