100배 충전빠른 이차전지 나온다…전기자동차 시장 영향주나

국내연구진이 2차전지의 충전속도를 월등히 높일 수 있는 기술을 개발했다. 기존 배터리에 비해 충, 방전 속도가 최대 100배 이상 빠를 것으로 보여 전기자동차 등 고용량 배터리가 필요한 분야에 도움이 될 것으로 기대된다.

안도천 포항가속기연구소 책임연구원 팀은 리튬이차전지 양극에 쓰는 소자를 새로 개발해 전지의 전기전도도를 1만배 이상 향상시키는 데 성공했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 ‘리튬망간인산’을 전지의 양극 소자로 활용했다. 리튬망간인산은 기존 전지에 사용하고 있는 소자보다 단위 부피당 저장된 에너지의 양이 많은 것이 장점. 하지만 낮은 전기전도도 때문에 출력량이 낮아 상용화되지 못하고 있었다.

안도천 박사

연구팀은 리튬망간인산에 전체질량의 1%에 해당하는 미량의 은 나노입자를 첨가한 형태의 소자를 개발했다. 전기전도도가 매우 낮은 리튬망간인산 결정들 사이에 전기전도도가 가장 높은 금속 중에 하나인 은 나노입자를 합성하자 리튬이온의 이동이 용이해지며 전기전도도가 1만 배 이상 향상된 것을 확인했다.

연구진은 이 기술을 이용해 배터리를 제조한 결과 실험실 수준에서 최대 100배가량의 충전속도가 향상됨을 확인했다. 실제 전기자동차에 적용할 경우는 충전 용량과 출력의 차이를 고려해 최소 두 배 이상의 충전속도를 향상을 기대하고 있다. 100회 이상 충·방전을 반복했을 때 전지용량의 변화가 거의 없을 정도로 안정적이어서 배터리 수명도 길어질 것으로 보인다.

안 연구원은 “전기전도도가 낮아 외면 받았던 리튬망간인산을 이차전지용 소자로 쓸 수 있는 가능성을 열었다는데 의미가 있다”며 “추가 연구를 진행하면 에너지 저장 분야 등 대용량 전지를 필요로 하는 차세대 2차전지로 사용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구결과는 학술지 ‘나노스케일’ 7월 7일자 온라인판에 게재됐다.

권예슬동아사이언스기자 yskwon@donga.com