KAIST, 수초만에 급속충전 가능한 ‘하이브리드 리튬이온 전지’ 개발
KAIST, 수초만에 급속충전 가능한 ‘하이브리드 리튬이온 전지’ 개발
  • 정상원 기자
  • 승인 2020.12.03 15:41
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메소 기공(mesopore)과 마이크로 기공(micropore)이 동시에 존재하는 고용량 음극과 양극 재료의 합성 과정 및 하이브리드 전지 저장 메커니즘 모식도.
메소 기공(mesopore)과 마이크로 기공(micropore)이 동시에 존재하는 고용량 음극과 양극 재료의 합성 과정 및 하이브리드 전지 저장 메커니즘 모식도.ⓒ뉴시스

 

[주간시사매거진=정상원 기자]카이스트 연구팀이 수초에서 수분 사이 급속 충전이 가능한 새로운 개념의 하이브리드 리튬이온전지를 개발했다. 리튬이온 배터리는 전자산업에 필수 요소로 자리 잡아 ‘제2의 반도체’라 불린다.

3일 카이스트(KAIST)는 신소재공학과 강정구 교수 연구팀이 우수한 성능의 고에너지·고출력 하이브리드 리튬이온 전지를 개발했다고 밝혔다. 해당 배터리는 높은 출력 밀도를 보이는 축전지의 장점을 공유해 고에너지·고출력을 실현할 수 있는 것으로 알려졌다. 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머터리얼’ 최신호의 표지 논문으로도 선정됐다.

연구팀은 메조기공(mesopore, 2~50nm(나노미터) 크기의 구멍)과 마이크로 기공(micropore, 2nm(나노미터) 이하 크기의 구멍)이 동시에 존재하는 다공성 구조의 전도성 탄소 구조체 기반의 고용량 음극재와 양극재 개발을 통해 고성능 하이브리드 리튬이온 전지를 구현했다.

강 교수팀이 개발한 하이브리드 리튬이온 전지는 이미 상용화된 리튬이온 배터리와 견줄만한 에너지 밀도와 슈퍼 축전기의 출력 밀도 특성을 모두 갖춘 차세대 에너지 저장 소자다. 수초에서 수분의 급속충전이 가능해서 전기차를 비롯해 전기 트램과 스마트 전자기기 등에 활용이 기대된다.

연구진은 이번 기술을 통해 향후 수초에서 수분 사이에 완충이 되는 새로운 리튬이온전지를 선보일 수 있을 것으로 전망했다. 현재 전기차는 짧아도 수십분, 길게는 수시간이 걸려야 완충이 가능하다. 휴대전화와 같은 스마트 기기를 사용할 때에도 충전 시간 문제는 사용에 불편을 주는 요소다.

연구팀 관계자는 “이 하이브리드 전지는 기존 리튬이온 배터리 수준의 고에너지 밀도와 함께 넓은 구동 전압 범위에서 고출력 특성을 보인다”면서 “태양전지 모듈로 수십 초 내 급속충전이 가능해서 기존에 나와 있는 에너지 저장 시스템의 한계를 개선했다”고 말했다.

연구를 주도한 강정구 교수도 “리튬이온 배터리 수준의 에너지 밀도는 물론 고출력 밀도에 의한 급속충전이 가능한 최첨단 리튬이온 전지”라고 소개하면서 “활용 범위를 전기차를 포함해 모든 전자기기로까지 확대한다면 인류 삶의 질을 높일 것으로 기대한다”고 밝혔다.


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