20분 만에 충전 배터리 개발… 서울~부산 주행 가능

김동완 고려대 교수팀, 차세대 고성능 촉매 제작

국내 연구진이 기존보다 에너지 용량이 크면서도 20분 만에 급속 충전이 가능한 배터리 제조기술을 개발했다.

김동완 고려대 건축사회환경공학부 교수팀은 배터리의 성능을 대폭 높일 수 있는 차세대 리튬-공기 이차전지용 고성능 촉매 개발에 성공했다고 4일 밝혔다.

리튬-공기 이차전지는 현재 스마트폰, 전기자동차 등에 쓰이는 리튬-이온 이차전지보다 에너지 밀도가 5∼15배 높다. 같은 부피에 더 많은 에너지를 포함할 수 있다는 의미다. 전기자동차 등에 적합하지만, 충전 속도가 느리고 수명이 짧다는 점이 문제였다.

연구진은 리튬-공기 배터리에 주로 사용하는 탄소계 촉매를 망간 몰리브덴 산화물 나노선으로 대체해 이 문제를 해결했다. 이렇게 20분대에 급속 충전이 가능하다. 또 기존 리튬-공기 배터리가 50회의 충·방전을 거치면 성능이 저하되는 것과 달리 고속으로는 90회, 완속으로는 180회 충전해도 성능이 일정하게 유지됐다. 수명 역시 5배 정도 늘어났다.

김 교수는 “이론적으로는 한 번 충전으로 500km 이상 갈 수 있는 배터리 개발이 가능하다. 저가형 촉매로 차세대 대용량 에너지 저장장치의 실용화를 앞당길 것”이라고 말했다.

권예슬 동아사이언스 기자 yskwon@donga.com